JP3600699B2

JP3600699B2 - ポリエステル系熱接着性複合繊維

Info

Publication number: JP3600699B2
Application number: JP28968896A
Authority: JP
Inventors: 雅幸林; 利弘三田
Original assignee: Teijin Fibers Ltd
Current assignee: Teijin Frontier Co Ltd
Priority date: 1996-10-31
Filing date: 1996-10-31
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2016-10-31
Also published as: JPH10130959A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリエステル系熱接着性複合繊維に関するものであり、更に詳しくは、該ポリエステル系熱接着性複合繊維を用いてなるクッション材等が優れた圧縮弾力性、圧縮耐久性を有し、かつ該ポリエステル系熱接着性複合繊維を構成する複合繊維の紡糸時の原糸膠着性を改良したポリエステル系熱接着性複合繊維に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
ポリエステル系熱接着性複合繊維は、従来ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル繊維と混合して使用され、不織布、詰め綿等のクッション材として使用されている。
たとえば、特開平４ー２４０２１９号には特定のポリエーテルエステルブロック共重合体を熱接着成分とするポリエステル系熱接着性複合繊維が開示されている。しかしながら、該ポリエステル系熱接着性複合繊維を用いて作成したクッション材は、優れた圧縮弾力性および圧縮耐久性を示すものの、該複合繊維の製造時において、紡糸時に原糸の膠着が生じ、解除不良等の工程上のトラブルが多発するという欠点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者らは、上記従来技術の問題に鑑み、得られたクッション材の優れた圧縮弾力性、圧縮耐久性を維持しつつ、工程上のトラブルを改善することのできるポリエステル系熱接着性複合繊維を提供することを目的とした。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、複合繊維が、
（Ｉ）融点２００℃以上のポリエステルと、
（ＩＩ）（Ａ）ハード成分がテレフタル酸を全酸成分に対して５０〜８０モル％含有する酸成分と１、４ーブタンジオールを全グリコール成分（ポリテトラメチレンオキシドグリコールを除く）に対して、８０モル％以上含有するグリコール成分とからなり、
（Ｂ）ソフト成分がポリテトラメチレンオキシドグリコールからなり、かつ融点が１８０℃以下であるポリエーテルエステルブロック共重合体
とからなるポリエステル系熱接着性複合繊維において、
該ポリエーテルエステルブロック共重合体（ＩＩ）に対して、
（ａ）片末端封鎖型ポリオキシエチレン系ポリエーテルがポリエーテルエステルブロック共重合体（ＩＩ）を基準として０．１〜１０ｗｔ％、および
（ｂ）三官能カルボン酸および／または三官能グリコールが、該片末端封鎖型ポリオキシエチレン系ポリエーテル（ａ）に対して、下記式（１）
２．０≦（ａ）／（ｂ）モル比≦１０．０・・・（１）
を満足する範囲の量で共重合されてなり、かつ、該ポリエーテルエステルブロック共重合体（ＩＩ）の少なくとも一部が繊維の外周に露出していることを特徴とするポリエステル系熱接着性複合繊維である。
【０００５】
本発明の複合繊維の構成成分であるポリエステル（Ｉ）は、融点が２００℃以上であることが必要であり、３００℃以下であることが好ましい。また、繊維形成性を有するものであれば特に限定されないが、なかでも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、またはこれらに少量の第３成分を共重合した共重合ポリエステルが好ましく用いられる。
【０００６】
共重合成分としては、例えば、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンー２，６−ジカルボン酸、５−スルホイソフタル酸、２−スルホテレフタル酸、５−テトラブチルホスホニウムイソフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸、ダイマー酸等の脂肪族、脂環式ジカルボン酸およびそのエステル形成性誘導体、および１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１、４−シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール、ヘキサメチレングリコール等のジオール成分が挙げられる。
【０００７】
また、本発明の複合繊維のもう一方の構成成分であるポリエーテルエステルブロック共重合体（ＩＩ）（以下、「ブロック共重合体（ＩＩ）」という。）は、（Ａ）ハード成分がテレフタル酸を全酸成分に対して５０〜８０モル％含有する酸成分と、１、４ーブタンジオールを全グリコール成分（ポリテトラメチレンオキシドグリコールを除く）に対して、８０モル％以上含有するグリコール成分とからなり、（Ｂ）ソフト成分がポリテトラメチレンオキシドグリコールからなり、かつ融点が１８０℃以下、好ましくは１４０℃以上であるポリエーテルエステルブロック共重合体であって、その際、該ブロック共重合体（ＩＩ）に対して、（ａ）片末端封鎖型ポリオキシエチレン系ポリエーテル（以下、「ポリエーテル（ａ）」という。）が該ブロック共重合体（ＩＩ）を基準として０．１〜１０ｗｔ％、および（ｂ）三官能カルボン酸および／または三官能グリコール（以下、「三官能化合物（ｂ）」という。）が、該片末端封鎖型ポリオキシエチレン系ポリエーテル（ａ）に対して下記式（１）
２．０≦（ａ）／（ｂ）モル比≦１０．０・・・（１）
を満足する範囲の量で共重合されてなるものである。
【０００８】
ここで、本発明のブロック共重合体（ＩＩ）のハード成分（Ａ）を構成するテレフタル酸以外の酸成分としては、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンー２，６−ジカルボン酸、ジフェニル−４、４−ジカルボン酸、５−スルホイソフタル酸、２−スルホテレフタル酸、５−テトラブチルホスホニウムイソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸及びそのエステル形成性誘導体やアジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸、ダイマー酸等の脂肪族、脂環式ジカルボン酸及びそのエステル形成性誘導体が挙げられる。
【０００９】
同様に、本発明のブロック共重合体（ＩＩ）のハード成分を構成する１，４−ブタンジオール以外のグリコール成分としては、エチレングリコール、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、ネオペンチルグリコール、ヘキサメチレングリコール等の脂肪族ジオールやキシリレングリコール、２，２−ビス［４−（２−ヒドロキシエチル）フェニル］プロパン、ビス［４−（２−ヒドロキシエチル）フェニル］スルホン等の芳香族基を有するジオール成分が挙げられる。
【００１０】
また本発明のブロック共重合体（ＩＩ）のソフト成分は、ポリテトラメチレンオキシドグリコールによって構成される。
【００１１】
ここで用いられる、ポリテトラメチレンオキシドグリコールの数平均分子量は特に限定されないが、６５０〜３０００であることが好ましい。
【００１２】
また、該ブロック共重合体（ＩＩ）に対して共重合されるポリエーテル（ａ）としては、例えば、フェノールにエチレンオキサイドを付加させた式（２）の化合物が挙げられる。
【００１３】
【化１】

【００１４】
［ここで、Ｒは、水素原子、炭素数１〜２０の有機基またはスルホン酸金属塩基であり、ｍは１５〜９０からの整数である。］
【００１５】
該ポリエーテル（ａ）の共重合量は、ブロック共重合体（ＩＩ）を基準として０．１〜１０ｗｔ％必要である。０．１ｗｔ％以下では膠着抑制効果が不十分であり，１０ｗｔ％以上では一官能性化合物であるがゆえに重合度が上がりにくくなり、かつ耐熱性がやや低下する。
【００１６】
さらにブロック共重合体（ＩＩ）には、三官能化合物（ｂ）が共重合される。ここで、用いられる三価のカルボン酸成分としては、トリメリット酸、トリメリット酸無水物、トリカルボン酸等のトリカルボン酸及びそのエステル形成性化合物が挙げられ、三価アルコールとしてはグリセリントリメチロールプロパンなどのトリオールが挙げられる。四価以上のカルボン酸やグリコールではエラストマーの力学特性が低下するばかりではなく溶融成形が困難となり使用に絶えない。
また、これらの共重合量はポリエーテル（ａ）に対して下記式（１）
２．０≦（ａ）／（ｂ）モル比≦１０．０・・・（１）
を満足する範囲の量である。式（１）において（ａ）／（ｂ）が、２．０未満だと得られるエラストマーの力学特性が低下するばかりではなく、溶融成形が困難となり使用に絶えない。逆に（ａ）／（ｂ）が１０．０より大きいと重合速度の低下が見られ、得られるエラストマーの極限粘度が低くなり強力特性が低下するので好ましくない。
【００１７】
本発明のブロック共重合体（ＩＩ）は、従来周知の共重合ポリエステルの製造法にならって製造することができる。具体的にはテレフタル酸成分、１，４−ブタンジオール、ポリテトラメチレンオキシドグリコールおよび式（１）で表わされる片末端封鎖型ポリオキシエチレン系ポリエーテルを反応器に入れ、触媒の存在下又は不存在下でエステル交換反応あるいはエステル化を行い、実質上エステル化およびエステル交換反応が終了した時点で三官能カルボン酸および三官能グリコールを添加した後、さらに触媒の存在下、高真空で重縮合反応を行い、所望の重合度まであげる方法である。
極限粘度についてはとくに制限はないが、０．７以上１．７以下が好ましい。
【００１８】
本発明のブロック共重合体（ＩＩ）には、通常のポリエステルと同じく、艶消剤、顔料（例えばカーボンブラック等）、酸化防止剤（例えばベンゾフェノン系化合物）、耐光安定剤（例えばヒンダードアミン系化合物）、紫外線吸収剤（例えばベンゾトリアゾール系およびベンゾフェノン系化合物等）、架橋剤（例えばイソシアネート化合物）、鎖延長剤等を含んでいてもよい。
【００１９】
本発明のポリエステル系熱接着性複合繊維は、上記ポリエステル（Ｉ）とブロック共重合体（ＩＩ）とを複合紡糸したものである。この場合、ブロック共重合体（ＩＩ）の一部が、複合繊維の外周に露出ていることが必要である。また、複合比率は、ブロック共重合体（ＩＩ）が複合繊維の断面積に対して３０％以上を占めることが好ましい。
【００２０】
複合繊維の形態としては、特に規定はないが、例えばサイドバイサイド型、芯鞘型または芯部を偏心させた偏心芯鞘型等を例示することができる。なかでも偏心芯鞘型複合繊維は、熱処理等によって容易に捲縮を発現させることができるので、カード工程通過性が向上し好ましい。
【００２１】
さらに、本発明の熱接着性複合繊維は、１．５倍以上延伸された繊維であることが好ましい。延伸された繊維によって構成されたクッション材は、延伸されていない繊維によって構成したクッション材に比べて弾力性に優れ、へたりも少ない。この理由は明らかではないが、延伸された繊維が弛緩状態で熱処理される過程で、ブロック共重合体成分の非晶部の緩和が起こりより弾性特性に優れたポリマー構造になり、その構造がクッション材等に成形した後も維持されるためと推定される。
【００２２】
また、本発明の複合繊維は収縮率の低いことが望ましく、熱セットされたものであることが好ましい。すなわち、収縮率が高いと熱接着加工時に著しく収縮してしまい、繊維間の熱接着効率が低下して選られるクッション材の反発性が低下するだけでなく、極めて風合いの硬いものになる。
【００２３】
本発明の複合繊維は、単独で不職布、クッション材等の繊維集合体としてもよいが、本発明の複合繊維に他の繊維を混合して用いてもよい。この場合、本発明の複合繊維を少なくとも２０重量％用いることが必要である。他の繊維としては、例えば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等のポリエステルからなる繊維を用いることができる。本発明のブロック共重合体（ＩＩ）は、発明のポリエステル（Ｉ）のみでなく他のポリマーとの熱接着性も良好であり、力学的特性および弾性特性共に優れたクッション材等の繊維集合体を得ることができる。
【００２４】
なお、本発明の複合繊維を含有する繊維集合体を加熱処理して融着一体化するには、ブロック共重合体（ＩＩ）の融点より２０〜８０℃高い温度であって、複合繊維を構成するポリエステル（Ｉ）及び繊維集合体に混合する他繊維の融点より低い温度で処理すればよい。この加熱処理温度が低すぎると、交絡部に溶融ポリマーが流れて結合するということができなくなり、繊維の交絡部を熱接着一体化する数が減ってクッション材の繊維集合体の反発性が低下する。またこの加工温度が高すぎるとポリエーテルエステルブロック共重合体の熱による変質がおき、弾性の乏しいものや変色の著しいものとなる。
【００２５】
また、これらの繊維集合体を製造するに際しては、ウエブを形成した後、熱処理するだけの簡単かつ短い工程で容易に均一なものが得られる。しかも繊維の混率、構成あるいは繊維集合体の密度を変えることによって、厚み方向・平面方向共に任意にその硬さを変えることができる。
【００２６】
したがって、本発明の複合繊維を用たクッション材は、クッション性、耐久性、安定性に優れ、通気性が高いため蒸れにくいという特性を有している。さらに、加工むらが生じにくいため、加工による多様化も図りやすく、その利用範囲は、例えば家具、ベッド、寝具、座席等、各種のクッション材に好適に用いられる。
【００２７】
【実施例】
以下、実施例をあげて本発明を具体的に説明する。具体例において「部」は全て重量部を示す。なお実施例における評価は、下記方法によって測定した。
１．極限粘度（ＩＶ）
オルソクロロフェノール溶媒中で溶解し、３５℃で測定した。
２．融点（Ｔｍ）
ＤｕＰｏｎｔ社製、熱示差分析計９９０型を使用し、昇温速度２０℃／分で測定し、融解ピーク温度を求めた。
３．原糸膠着性
紡糸直後の原糸の膠着状態を目視で判定した。繊維同士が全く融着しない場合、膠着性は良好とし、融着して固い針金状になっている場合、不良とした。
４．クッション材の圧縮弾力性と圧縮耐久性の測定
平面状に成形された密度０．０３５ｇ／ｃｍ^３，、厚み５ｃｍのクッション材を断面積２０ｃｍ^２の平坦な下面を有する円柱ロッドで１ｃｍ圧縮しその応力（初期応力）を測定した。測定後８００ｇ／ｃｍ^２の荷重で１０秒間圧縮した後、除重して５秒間放置の繰り返しで８万回圧縮・放置を繰り返し、２４時間後再び圧縮応力を測定した。この初期応力のに対する圧縮後の応力の比率をクッション材の圧縮耐久性とした。
【００２８】
［実施例１］
ジメチルテレフタレート１１７．０部、ジメチルイソフタレート５０．１部、１，４−ブタンジオール１０８．６部（酸成分の１．４倍モル）下記式で示される片末端封鎖型ポリオキシエチレン系ポリエーテル（変性ＰＥＧ）１１．９部及び数平均分子量２０００のポリテトラメチレングリコール１９８．５部さらに触媒としてテトラブチルチタネート０．３５１部（酸成分に対して０．１２モル％）を反応器に仕込み、内温１８０℃でエステル化反応を行った。
【００２９】
【化２】

【００３０】
理論量のメタノールが留出した後に無水トリメリット酸を０．１９１部添加した後、昇温、減圧による重縮合反応開始した。重縮合反応は徐々に減圧しながら行い、１ｍｍＨｇ以下の真空に到達した後、２４０℃で２００分間反応を行い、次いで酸化防止剤としてＧＡ−８０（住友化学社製）及びＴＰ−Ｄ（住友化学社製）をそれぞれポリマーに対して０．７５ｗｔ％となる量を添加して１５分間撹袢混合して反応を終了した。
【００３１】
上記の如く生成したブロック共重合体（Ｉ）をペレットとした後に、ブロック共重合体（ＩＩ）を芯に、ポリエチレンテレフタレート（Ｉ）を鞘に、芯／鞘の重量比で５０／５０になるように常法により紡糸した。なお、この複合繊維は、偏心芯鞘型複合繊維であり、複合繊維の断面積に対するブロック共重合体（ＩＩ）の割合は、４０％であり、複合繊維断面をＳＥＭで観察したところ、ブロック共重合体（ＩＩ）は複合繊維の外周に接していることが確認された。この繊維を２．０倍に延伸した後に、９５℃の温水で熱処理し、低収縮化と捲縮発現をさせ乾燥後、油剤を付与した。なおここで得られた複合繊維の単糸繊度は６０デニールで６４ｍｍに切断されたものである。
【００３２】
このブロック共重合体（ＩＩ）を含む複合短繊維４０％と常報により得られた短糸繊維６デニール、繊維長６４ｍｍの中空断面ポリエチレンテレフタレート短繊維６０％とカードにより混綿しウエブ（ウエブ嵩１２０ｃｍ^３／ｇ）を得た。このウエブを重ね、厚み５ｃｍ、密度０．０３５ｇ／ｃｍ３になるように平板型の型にいれて２００℃で１０分間熱処理をして平板型のクッション材を得た。得られたクッション材の特性を表１に示す。
【００３３】
［実施例２〜５、比較例１〜５］
ジメチルテレフタレート、ジメチルイソフタレート、無水トリメリット酸、変性ＰＥＧの量及びポリテトラメチレンオキシドグリコールの種、量を変えてその他は実施例１と同様の実験を行った結果を表１に示す。
の量を変えて同様の実験を行った結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】

【００３５】
【発明の効果】
本発明のポリエステル系熱接着性複合繊維からなる繊維集合体は、加熱によって繊維間が熱接着されるが、この融着点は本願の特徴である特定ブロック共重合体（ＩＩ）から形成されるため、繊維集合体の優れた圧縮弾力性および圧縮耐久性を有する。更に熱接着性繊維として本発明のブロック共重合体（ＩＩ）を用いることにより、複合繊維を製糸する際に生じる糸の膠着による解除不良等の工程上のトラブルを抑制することが可能となる。これはブロック共重合体（ＩＩ）中にポリエーテル（ａ）を共重合することにより、ブロック共重合体（ＩＩ）に親水性が付与され、紡糸油剤との親和性が向上し、繊維表面全体が均一に油膜で覆われるため、繊維同士の膠着を抑制することができるからと考えられる。

Claims

複合繊維が、
（Ｉ）融点２００℃以上のポリエステルと、
（ＩＩ）（Ａ）ハード成分がテレフタル酸を全酸成分に対して５０〜８０モル％含有する酸成分と１、４ーブタンジオールを全グリコール成分（ポリテトラメチレンオキシドグリコールを除く）に対して、８０モル％以上含有するグリコール成分とからなり、
（Ｂ）ソフト成分がポリテトラメチレンオキシドグリコールからなり、かつ融点が１８０℃以下であるポリエーテルエステルブロック共重合体
とからなるポリエステル系熱接着性複合繊維において、
該ポリエーテルエステルブロック共重合体（ＩＩ）に対して、
（ａ）片末端封鎖型ポリオキシエチレン系ポリエーテルがポリエーテルエステルブロック共重合体（ＩＩ）を基準として０．１〜１０ｗｔ％、および
（ｂ）三官能カルボン酸および／または三官能グリコールが、該片末端封鎖型ポリオキシエチレン系ポリエーテル（ａ）に対して、下記式（１）
２．０≦（ａ）／（ｂ）モル比≦１０．０・・・（１）
を満足する範囲の量で共重合されてなり、かつ、該ポリエーテルエステルブロック共重合体（ＩＩ）の少なくとも一部が繊維の外周に露出していることを特徴とするポリエステル系熱接着性複合繊維。
ポリエーテルエステルブロック共重合体が、複合繊維の断面績に対して３０％以上しめている請求項１記載のポリエステル系熱接着性複合繊維。
複合繊維が、芯鞘型複合繊維である請求項１記載のポリエステル系熱接着性複合繊維。