热粘合性复合纤维及其制造方法
技术领域
本发明涉及热粘合后的粘合强度高且热粘合时的热收缩极其少的热粘合性复合纤维及其制造方法。更具体地说,本发明涉及虽然定向低、伸长率高但是具有优异的卷曲性能、梳理通过性优异的兼具高粘合性和低热收缩性的热粘合性复合纤维及其制造方法。
背景技术
通常以将热粘合性树脂成分作为鞘、将纤维形成性树脂成分作为芯的芯鞘型热粘合复合纤维为代表的热粘合性复合纤维通过梳理法、气流成网法、湿式抄纸法等形成纤维网后,使热粘合性树脂成分熔解并形成纤维间结合来使用。即,由于不使用以有机溶剂为溶剂的粘合剂,有害物质的排出少。此外,由于生产速度提高以及随之产生的成本降低的优点大,被广泛用于硬棉、床垫等纤维结构体或非织造布用途中。进一步地,为了提高非织造布强度以及提高非织造布生产速度,对提高热粘合性复合纤维的低温粘合性或粘合强度进行了研究。
专利文献1中公开了以含有丙烯、乙烯和1-丁烯的三元共聚物为鞘成分、以结晶性聚丙烯为芯成分,将它们以鞘成分重量∶芯成分重量=20∶80~60∶40复合纺丝,接着进行小于3.0倍的低倍率拉伸,由此得到的热粘合性复合纤维。公开了该热粘合性复合纤维与以往相比具有高的粘合强度。但是,这种纤维由于拉伸倍率低,对单丝间不施加均一的张力而网变形的不均大,产生纤度不匀。还有热收缩率和热收缩斑大的缺点。
专利文献2中公开了通过高速纺丝法形成热粘合性树脂成分的定向指数为25%以下、纤维形成性树脂成分的定向指数为40%以上的热粘合性复合纤维。公开了该热粘合性复合纤维的粘合点强度强、在更低温下熔合且热收缩率小。
但是,这些纤维定向比较低、伸长率高,不仅通过拉伸实现的定向不充分,而且在高速纺丝中发生定向结晶化。因此,在通过压入式卷曲箱(押し込み式クリンパ一)等进行的机械卷曲赋予方法中,一旦赋予的卷曲回复,纤维间的络合易变得不良。因此,该热粘合性复合纤维的梳理通过性差。即,由于网被切断而不能提高梳理通过速度。因此,在生产非织造布时存在不能增加产量的问题。另一方面,在纤维制造时,存在在通过卷曲箱之前进行加热、增强纤维的卷曲的方法。但是,由于纤维的刚性小,卷曲变得非常细。因此,由于纤维间的缠绕过强,梳理通过性反而变差。如此,在低定向、高伸长率的热粘合性复合纤维中,以往还未提出梳理通过性优异的纤维。
专利文献1:日本特开平6-108310号公报
专利文献2:日本特开2004-218183号公报
发明内容
本发明是以上述现有技术为背景而提出的,其目的在于,提供具有低定向、高伸长率、低热收缩性、高粘合性,梳理通过性(カ一ド通過性)极其优异的热粘合性复合纤维。进一步地,其它的目的在于,提供可以制造粘合强度高、热收缩少、膨松的非织造布或纤维结构体的热粘合性复合纤维。
本发明人为了解决上述问题而进行了深入研究,结果发现,对设定了适当的芯成分和鞘成分的树脂组成、芯成分鞘比、流动性、偏芯状态等的同芯芯鞘型(同芯芯鞘型)或偏芯芯鞘型(偏芯芯鞘型)复合纤维的未拉伸丝在比芯和鞘的玻璃化转变温度高的温度下进行低倍率拉伸的同时进行定长热处理,接着在更高的温度下进行松弛热处理,由此达成与以往提出的低定向高伸长率热粘合性复合纤维相比梳理通过性优异的兼具高粘合性和低热收缩性的热粘合性复合纤维的发明。
更具体地说,通过下述热粘合性复合纤维的发明可以解决上述问题,该热粘合性复合纤维为包含纤维形成性树脂成分和热粘合性树脂成分的复合纤维,其特征在于,热粘合性树脂成分含有熔点比纤维形成性树脂成分低20℃以上的结晶性热塑性树脂,断裂伸长率为60~600%,120℃干热收缩率为-10.0~5.0%。以及通过权利要求1记载的热粘合性复合纤维的制造方法的发明可以解决上述问题,该制造方法的特征在于,对以150~1800m/min的纺丝速度牵引的复合纤维的未拉伸丝,在比热粘合性树脂成分的主要结晶性热塑性树脂的玻璃化转变温度和纤维形成性树脂成分的玻璃化转变温度两温度高的温度下,进行0.5~1.3倍的低倍率拉伸的同时进行定长热处理,然后在比该定长热处理温度高5℃以上的温度下、在无张力下(無紧張下)进行热处理。
本发明可以改善作为以往提出的低定向类型的高粘合性低热收缩性的热粘合性复合纤维中的缺点的梳理通过性,提高非织造布生产性。进一步地,本发明的热粘合性复合纤维由于纤维本身具有自拉伸性(自己伸張性),制成的热粘合后的非织造布膨松,极大地有助于以往未有的手感优异且膨松的非织造布的商用生产的扩大。此外,本发明的热粘合性复合纤维可以提供网品质优异的热粘合非织追布。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式进行具体的说明。本发明的热粘合性复合纤维含有纤维形成性成分和热粘合性成分。进一步地,热粘合性成分必需选择熔点比纤维形成性树脂成分低20℃以上的结晶性热塑性树脂。若纤维形成性树脂成分与热粘合性树脂成分的熔点差小于20℃,则在使热粘合性树脂成分熔解并粘合的步骤中纤维形成性树脂成分也熔解,不能制造强度高的非织造布或纤维结构体。
作为纤维形成性树脂成分的树脂不特别限定,但是优选熔点为130℃以上的结晶性热塑性树脂。具体地说,可以举出高密度聚乙烯(HDPE)、等规聚丙烯(PP)或以它们为主要成分的共聚物等聚烯烃,尼龙-6或尼龙-66等聚酰胺,或聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯等。优选使用可以用上述制造方法向网或非织造布赋予适当刚性的聚酯类,其中更优选使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
此外,构成热粘合性树脂成分的结晶性热塑性树脂必需选择熔点比纤维形成性树脂成分低20℃以上的结晶性热塑性树脂。结晶性热塑性树脂由多种树脂构成时,优选主要的结晶性热塑性树脂的熔点满足上述条件。其中,主要指的是在后述的热粘合性树脂成分为聚合物共混物时,在整体上不失去本发明的复合纤维的特征的程度。具体地说,相对于热粘合性树脂成分的总重量,优选为55重量%以上,更优选为60重量%以上。若热粘合性树脂成分为非晶性热塑性树脂,则纺丝时定向的分子链熔解的同时,随着变成无定向,纤维大幅收缩。作为构成热粘合性树脂成分的结晶性热塑性树脂不特别限定,但是可以举出聚烯烃树脂、结晶性共聚聚酯作为优选的例子。
作为这种聚烯烃树脂的具体例子,可以举出结晶性聚丙烯、高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线状低密度聚乙烯等均聚烯烃。进一步地,构成热粘合性树脂成分的聚烯烃树脂可以为将至少一种以上含有乙烯、丙烯、丁烯、1-戊烯,或丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、丁烯酸、异丁烯酸、甲基富马酸、柠康酸或降冰片烯二羧酸(ハイミック酸)、它们的酯或它们的酸酐的不饱和化合物与上述均聚烯烃共聚得到的共聚聚烯烃。
此外,作为结晶性共聚聚酯的例子,优选为以下的聚酯。即,可以举出使对苯二甲酸亚烷基酯与间苯二甲酸、萘-2,6-二甲酸或5-磺基间苯二甲酸盐等芳族二羧酸,己二酸或癸二酸等脂肪族二羧酸,环六亚甲基二羧酸等脂环族二羧酸,ω-羟基烷基羧酸,聚乙二醇、聚丁二醇等脂肪族二元醇,或环六亚甲基二甲醇等脂环族二元醇共聚使得表现出目的熔点而得到的聚酯。该对苯二甲酸亚烷基酯,可以举出使主要的二羧酸成分为对苯二甲酸或其酯形成性衍生物、使主要的二元醇成分为选自乙二醇、二甘醇、亚丙基二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇或它们的衍生物中的1~3种的组合作为原料得到的聚酯。
本发明的热粘合性复合纤维的形态可以为纤维形成性树脂成分与热粘合性树脂成分以所谓的并列型贴合而成的复合纤维或两成分具有芯鞘结构的芯鞘型复合纤维中的任意一种。但是在可以在相对于纤维轴方向为直角的所有方向上配置热粘合性树脂成分方面,优选为以纤维形成性树脂成分为芯成分、以热粘合性树脂成分为鞘成分的芯鞘型复合纤维。此外,作为芯鞘型复合纤维,可以举出同芯芯鞘型复合纤维或偏芯芯鞘型复合纤维。
本发明的热粘合性复合纤维为芯鞘型复合纤维时,在可以赋予使梳理通过性优异的卷曲性能方面优选其纤维形成性树脂成分与热粘合性树脂成分的重量比率(芯成分∶鞘成分)为60∶40~10∶90。其重量比率进一步更优选为55∶45~20∶80。认为其理由如下所述。即认为这是由于,在进行松弛热处理时构成复合纤维中的鞘成分的树脂软化产生热收缩,此时复合纤维中的鞘成分的树脂重量比率越多则复合纤维中的芯成分的树脂越易变形。因此,易表现出复合纤维的立体卷曲。若鞘成分的重量比率小于40重量%,则由于通过收缩使芯成分的树脂变形的力减小而难以表现出立体卷曲。相反地若鞘成分的树脂的重量比率超过90重量%,则立体卷曲过多,存在在梳理设备内产生纤维的堵塞的趋势。通过对纺丝时的两种树脂成分的供给量进行控制,可以控制纤维形成性树脂成分与热粘合性树脂成分的重量比率的范围。
本发明的热粘合性复合纤维的特征在于,为了兼具粘合强度、低热收缩性以及优异的梳理通过性,断裂伸长率为60~600%、120℃干热收缩率为-10.0~5.0%是必要的。更优选卷曲率和卷曲数的比(卷曲率/卷曲数)满足0.8以上。
热粘合性复合纤维的断裂伸长率,为了使热粘合性树脂成分的树脂的定向低必需控制在60~600%的范围。优选为80~500%,进一步优选为130~450%。若断裂伸长率小于60%则由于热粘合成分的定向高而粘合性差,非织造布强度降低。此外,若断裂伸长率超过600%则由于实质上纤维强度小,不能提高热粘合非织造布的强度。
此外,热粘合性复合纤维的120℃干热收缩率必需为-10.0~5.0%。更优选使120℃干热收缩率为-10.0~1.0%。通过使120℃干热收缩率在该范围,热粘合时的收缩减少,纤维间的交点上的粘合点的偏离少,粘合点牢固。进一步地,若120℃干热收缩率为负值,形成如果加热纤维就形成自身稍微伸长的状态,则热粘合前非织造布中的纤维密度降低,制成膨松成品,由此可以得到柔软的手感优异的非织造布。若120℃干热收缩率超过5.0%则热粘合时粘合交点偏离,粘合强度有降低的趋势,无助于目标的粘合强度的提高。另一方面,若形成复合纤维的120℃干热收缩率小于-10.0%的自拉伸性则仍然产生粘合点的偏离,结果非织造布强度有降低的趋势。
为了制造具有上述高的断裂伸长率和低的120℃干热收缩率两种特性的复合纤维,通过作为拉伸(延伸ドラフト)进行0.5~1.3倍左右的低倍率拉伸的同时进行定长热处理来达成。进一步地,若拉伸小于1.0倍的条件即具体地说,增大超喂率或升高松弛热处理的温度,则复合纤维的自伸长率有增大的趋势。但是使用被赋予了适当的自拉伸性的复合纤维制造非织造布时,该非织造布膨松,制造纤维结构体时,该纤维结构体密度低。复合纤维的120℃干热收缩率的优选范围为-8.0~-0.2%,进一步优选为-6.0~-1.0%。
复合纤维的截面,如上所述优选为同芯芯鞘型截面或偏芯芯鞘型截面。复合纤维的截面为并列型截面时,由于即使是未拉伸丝也大多表现出立体卷曲,难以将卷曲表现性小控制得小,所以得到的复合纤维的梳理通过性反而变差。此外,复合纤维的截面为并列型时,复合纤维的粘合强度有减小的趋势,会使本发明的目的的效果减小一些。
此外,作为复合纤维的截面,可以为中实纤维或中空纤维,外形不限于圆截面,可以为椭圆截面、3~8片叶型截面等多叶型截面、3-8角形等多角形截面等异形截面。其中,多叶型截面表示叶从中心部向外周方向伸长那样具有多个凸部的截面形状。纤度可以根据目的选择,不特别限定,但是通常优选为0.01~500分特左右。通过使纺丝时吐出树脂的喷嘴的直径在规定的范围等,可以达成该纤度范围。
特别是为了提高粘合强度,构成复合纤维的鞘成分的热粘合性树脂成分,优选熔体流动速率(以下称为MFR)为1~15g/10min。MFR有表示热熔解时的聚合物的流动性的一面和聚合物的分子量的基准的一面。通常MFR越大则聚合物的流动性越优异,此外聚合物的分子量有越小的趋势。对于以往的热粘合性复合纤维,认为若无一定以上大的MFR则热粘合温度下的鞘成分的流动性不充分,不形成牢固的热粘合点。大多数情况下,使用MFR为20g/10min以上(测定温度190℃、负荷21.18N,聚丙烯的情况下测定温度230℃、负荷21.18N)的热粘合性树脂成分,但是若利用本发明的复合纤维则即使MFR小于20g/10min也可以使粘合温度下的流动性优异且增大分子量。因此由于可以提高热粘合性树脂成分本身的破坏强度,可以形成牢固的热粘合点。虽然即使MFR为20g/10min以上该效果也相同,但是特别是为了有效地利用本发明的特征优选MFR为15g/10min以下。但是,若MFR小于1g/10min则由于熔融纺丝中的充分的拉丝性变差,纺丝时易产生断丝而不优选。因此,优选的MFR的范围为1~15g/10min,进一步优选的范围为2~12g/10min。若为所属技术领域的技术人员则可以通过在进行复合纤维的制造前测定各树脂成分的MFR,选择符合上述范围适于各种成分的树脂。
作为使立体卷曲的表现性优异的方法,使构成热粘合性树脂成分的主要结晶性热塑性树脂的熔体流动速率(MFR)比纤维形成性树脂成分的MFR小5g/10min以上是有效的方法。若设定得满足该条件,则在熔融纺丝中,热粘合性树脂成分的拉伸粘度与纤维形成性树脂成分的拉伸粘度相比高。因此,纤维形成性树脂成分的定向不充分,在未拉伸丝的定长热处理后的状态下易热收缩,具有易表现出立体卷曲的效果。
若构成热粘合性树脂成分的主要结晶性热塑性树脂的MFR与纤维形成性树脂成分的MFR的差小于5g/10min,则由于抑制纤维形成性树脂成分的定向的效果小,立体卷曲的表现效果变小。优选的MFR的差为10g/10min以上。若为所属技术领域的技术人员则可以通过在进行复合纤维的制造前测定各树脂成分的MFR,选择符合上述范围适于各种成分的树脂。
而且,本发明中的热粘合性树脂成分可以为含有100~60重量%的结晶性热塑性树脂A和0~40重量%的结晶性热塑性树脂B的聚合物共混物的构成或3种以上结晶性热塑性树脂的聚合物共混物的构成。进一步地可以为含有100~60重量%的高熔点的结晶性热塑性树脂和0~40重量%的低熔点结晶性热塑性树脂的聚合物共混物的构成、或含有分别具有不同熔点的3种以上结晶性热塑性树脂的、熔点最高的结晶性热塑性树脂为100~60重量%的聚合物共混物的构成。若该热粘合性树脂成分为结晶性热塑性树脂A或熔点最高的结晶性热塑性树脂的熔点与结晶性热塑性树脂B或熔点最低的结晶性热塑性树脂的熔点的差为20℃以上,且熔点最低的结晶性热塑性树脂在热粘合性树脂成分中为40重量%以下的聚合物共混物的构成,则由于在热粘合性树脂成分整体熔解前,熔点低的结晶性热塑性树脂熔解,鞘成分产生热收缩,复合纤维表现出立体卷曲,所以更优选。但是若熔点最低的结晶性热塑性树脂在热粘合性树脂成分中的含量超过40重量%,则由于分散结构反转,立体卷曲表现性减小而不优选。进一步地,熔点最低的结晶性热塑性树脂在热粘合性树脂成分中的优选含量为3~35重量%。此外,即使添加玻璃化转变温度比高熔点侧的结晶性热塑性树脂(结晶性热塑性树脂A之外)的熔点低20℃以上的非晶性热塑性树脂来替代低熔点侧的结晶性热塑性树脂(结晶性热塑性树脂B之外)也可以期待相同的效果。作为此时的添加量,相对于热粘合性树脂成分的重量,优选将非晶性热塑性树脂限定于0.2~10重量%、优选1~8重量%。若非晶性热塑性树脂的添加量超过10重量%,则热粘合性树脂成分的收缩增大,不满足本发明的特征的低收缩性。另一方面,若该添加量小于0.2重量%则复合纤维不能表现出充分的立体卷曲。
热粘合性树脂成分为上述聚合物共混物的方式时,适合用作结晶性热塑性树脂的树脂,可以从上述构成热粘合性树脂成分的结晶性热塑性树脂中适当选择。此外,作为非晶性热塑性树脂的例子,可以举出共聚了50~20摩尔%的间苯二甲酸作为二羧酸成分的聚对苯二甲酸乙二醇酯、无规聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯,特别是由于玻璃化转变温度为60~65℃左右,优选为间苯二甲酸共聚聚对苯二甲酸乙二醇酯。
此外,为了得到这种聚合物共混物,可以通过将构成热粘合性树脂成分的多种树脂在所有树脂的熔点以上或熔点和玻璃化转变温度以上的温度下例如在单轴或双轴挤出机中熔融混炼来得到。为了控制树脂的分散状态,优选对树脂的配合量、混炼温度、熔融时的滞留时间等加以充分考虑。
作为本发明的复合纤维的制造方法,可以通过公知的复合纤维的熔融方法或对使用喷嘴以150~1800m/min以下的纺丝速度牵引(引き取つた)的未拉伸丝,在比热粘合性树脂成分的主要结晶性热塑性树脂的玻璃化转变温度和纤维形成性树脂成分的玻璃化转变温度两温度高的温度下,进行0.5~1.3倍的低倍率拉伸的同时进行定长热处理的制造方法来得到。纺丝速度优选为300~1500m/分钟,更优选为500~1300m/分钟。若超过1800m/min则不仅未拉伸丝的定向提高,阻碍本发明的目标的高粘合性,而且断丝增多,生产性变差。此外,纺丝速度小于150m/min时,当然纤维的生产性变差。
其中所称的定长热处理,为对通过熔融纺丝得到的未拉伸丝在实施0.5~1.3倍的拉伸的状态下进行的热处理。虽然实质上以1.0倍的拉伸倍率进行使得热处理前后无纤维轴方向的变形,但是由于树脂的性质在未拉伸丝上产生热伸长时为了防止拉伸机的辊间的丝条的松弛,可以实施大于1.0倍的拉伸。进一步地,由于根据树脂的组合赋予1.05~1.3倍的小拉伸,由此可以维持高度的粘合性能和低收缩性的同时赋予适当高的卷曲性能,所以优选。若拉伸超过1.3倍则纤维大幅拉伸,结果复合纤维的干热收缩率超过5%,不能满足本发明的目的的低收缩性和高粘合性。此外,由于树脂的性质、纺丝或拉伸条件而产生强热收缩时,纤维的定向有提高的趋势,所以可以实施未拉伸丝在拉伸中不产生松弛程度的小于1.0倍的拉伸(超喂)来替代大于1.倍的拉伸。优选实施0.5~0.9倍的拉伸(超喂)。但是拉伸中0.5倍左右为下限,若小于此则不仅几乎所有聚合物收缩不充分,纤维束易下垂,而且经常难以将复合纤维的伸长率抑制在600%以下。
此外,定长热处理在热粘合性树脂成分为上述聚合物共混物的构成时,在比热粘合性树脂成分的主要结晶性热塑性树脂的玻璃化转变温度和纤维形成性树脂成分的玻璃化转变温度两温度高的温度下进行。若定长热处理的温度低于该范围则由于复合纤维热粘合时的收缩率增大而不优选。定长热处理可以在加热板上、吹热风下、高温空气中、吹水蒸气下、在温水或硅油浴等液体热介质中实施。其中,优选在热效率优异、随后的纤维处理剂赋予时无须洗涤的温水中实施。
在这些定长热处理后,优选通过或旁通压入型卷曲箱,并赋予油剂(油剤)。然后,在比定长热处理温度进一步高5℃以上的温度、更优选高10℃以上的温度且无张力下进行热处理(松弛热处理)。通过该操作,未拉伸丝或低倍率拉伸丝表现出立体卷曲,表现出确保梳理通过性的卷曲性能。不通过压入型卷曲箱时,表现出螺旋状的三维立体卷曲,使其通过压入型卷曲箱对单丝施加压曲(挫屈)时,表现出ω型的平面卷曲。若在本发明的卷曲性能的范围内,则可以采用其中任意一种方法。松弛热处理时的加热方法中,在热风中即向纤维吹热风来进行在热效率优异方面和纤维的限制少、易表现出纤维的卷曲方面优选。松弛热处理温度可以根据欲得到的纤维的目标卷曲性能、要使非织造布或纤维结构体热粘合时表现出的潜在卷曲性能的要求决定。该定长热处理后接着进行的热处理不在无拉伸的情况下、以及不在热处理温度比定长热处理温度进一步高5℃以上的温度的情况下进行时,不能向复合纤维赋予充分的卷曲。因此,不能使复合纤维的卷曲率/卷曲数为规定值以上。
本来,对未拉伸丝、低拉伸丝或由高速纺丝得到的丝难以赋予机械卷曲,但是通过上述方法,卷曲数、卷曲率都可以提高。作为卷曲性能的设定,可以增大卷曲率以使日本工业标准L1015:8.12.1~8.12.2(2005)中规定的卷曲率(CD)与卷曲数(CN)的比即CD/CN为0.8以上,优选为1.0以上。作为CN的范围,为6~25个/25mm,进一步优选为8~20个/25mm。作为CD的范围为6~40%,优选为8~35%。由于可以兼具CD在该范围内的高速梳理通过性和网品质而优选。对于CN、CD若超过这些上限则网的品质变差,若小于下限则利用梳理通过得到的网易断,高速梳理通过性变差。而且为了调整卷曲数和卷曲率的平衡使CD/CN比在上述范围内,实施用蒸气加热、加热器加热或温水加热等方法提高卷曲箱前的纤维束温度的方法。即使是此处未举出的其它的方法,通常若提高纤维束的温度则也可以增大卷曲率。
进一步地,热粘合性树脂成分的组成为1)构成热粘合性树脂成分的主要结晶性热塑性树脂的MFR比纤维形成性树脂成分的MFR小5g/10min以上的芯鞘型复合纤维时,2)热粘合性树脂成分为含有100~60重量%的结晶性热塑性树脂A和0~40重量%的结晶性热塑性树脂B的聚合物共混物的芯鞘型复合纤维时,3)热粘合性树脂成分为含有99.8~90重量%的结晶性热塑性树脂A和0.2~10重量%的非晶性热塑性树脂的聚合物共混物的芯鞘型复合纤维时,都可以通过与上述相同的制造方法制造本发明的复合纤维。
本发明的热粘合性复合纤维的形态,可以根据使用目的采用复丝、单丝、切段纤维、短切丝、纤维束等任意一种形态。将本发明的热粘合性复合纤维用作需要梳理步骤的切段纤维时,为了向该热粘合性复合纤维赋予优异的梳理通过性,优选赋予适当数值范围的卷曲数。
实施例
以下通过实施例对本发明进行更具体的说明,但是本发明不受其任何限定。而且,实施例中的各项目通过下述方法测定。
(1)特性粘度(IV)
聚酯的特性粘度如下测定:计量一定量聚合物,在邻氯苯酚中溶解成0.012g/ml的浓度后,根据常规方法在35℃下测定。
(2)熔体流动速率(MFR)
聚丙烯树脂的MFR根据日本工业标准K7210条件14(测定温度230℃、负荷21.18N)测定,聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂的MFR根据日本工业标准K7210条件20(测定温度280℃、负荷21.18N)测定,此外的树脂的MFR根据日本工业标准K7210条件4(测定温度190℃、负荷21.18N)测定。而且,MFR的测定中为将熔融纺丝前的颗粒作为样品测定得到的值。
(3)熔点(Tm)、玻璃化转变温度(Tg)
聚合物的熔点和玻璃化转变温度使用TAインスッルメント·ジヤパン(株)社制的サ一マル·アナリスト2200,在升温速度20℃/分钟下测定。
(4)纤度
复合纤维的纤度通过作为日本工业标准L1015:8.5.1 A 法(2005)记载的方法测定。
(5)强度-伸长率
复合纤维的强度、伸长率通过作为日本工业标准L1015:8.7.1法(2005)记载的方法测定。
本发明的复合纤维由于根据定长热处理的效率,强度、伸长率易产生不均,以单丝测定强度、伸长率时有必要增加测定点数。由于优选测定点数为50以上,此处使测定点数为50,将其平均值定义为强度、伸长率。
(6)卷曲数、卷曲率
复合纤维的卷曲数、卷曲率通过作为日本工业标准L1015:8.12.1~8.12.2法(2005)记载的方法测定。
(7)120℃干热收缩率
复合纤维的120℃干热收缩率通过作为日本工业标准L1015:8.15b)法(2005)记载的方法在温度120℃下测定。
(8)高速梳理通过性
高速梳理通过性使用鸟越纺机株式会社制JM型小型高速梳理机进行评价。将纺出含有热粘合性复合纤维100%的单位面积重量25g/m2的梳理网时,比梳理网开始切断的落纱机速度小5m/min的速度作为最大梳理速度。该值越大则评价高速梳理通过性越优异。
(9)网品质
5名评价人员以下述基准对通过上述高速梳理通过性试验或气流成网非织造布制造方法得到的网的品质进行评价。
(水平1)纤维密度均一、起球等外观缺点不显著,呈现出优异的外观。
(水平2)纤维密度稍微不均一、稍微见到密度小的部分。
(水平3)纤维的粗密多、外观差。
(10)网面积收缩率
将在上述高速梳理通过性试验中得到的含有热粘合性复合纤维100%的网或通过气流成网非织造布制造方法得到的含有热粘合性复合纤维100%的单位面积重量25g/m2的气流成网网切成30cm的方形,在维持在规定温度下的热风干燥机(佐竹化学机械工业株式会社制热风循环恒温干燥器:41-S4)中放置2分钟进行热处理,进行复合纤维之间的热粘合。由热粘合时的加热收缩处理前的网面积A0和加热收缩处理后的网面积A1通过下式求得作为面积收缩率。
面积收缩率(%)=[(A0-A1)/A0]×100
(11)非织造布强度(粘合强度)
从上述热处理后网切取宽5cm、长20cm的试验片,在把持间隔10cm、伸长速度20cm/min的测定条件下测定非织造布的拉伸断裂力。粘合强度为用拉伸断裂力(N)除以试验片重量(g)得到的值。
(实施例1)
芯成分(纤维形成性树脂成分)使用IV=0.64dL/g、MFR=25g/10min、Tg=70℃、Tm=256℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),鞘成分(热粘合性树脂成分)使用MFR=20g/10min、Tm=131℃(Tg小于零度)的高密度聚乙烯(HDPE)。将这些树脂分别在290℃、250℃熔融后,使用公知的偏芯芯鞘型复合纤维用喷嘴,以芯成分∶鞘成分=50∶50(重量%)的重量比率形成偏芯芯鞘型复合纤维,在吐出量为0.71g/min/孔、纺丝速度为1150m/min的条件下纺丝,得到未拉伸丝。对该未拉伸丝在比芯成分的树脂的玻璃化转变温度高20℃的90℃的温水中进行1.0倍的低倍率拉伸的同时进行定长热处理。接着,将通过定长热处理得到的丝条浸渍在含有月桂基磷酸酯钾盐(ラウリルホスフェ一トカリウム塩)的油剂(油剤)的水溶液中后,使用压入型卷曲箱赋予11个/25mm的机械卷曲。进一步地,将该丝条在无张力下于110℃的热风下干燥(松弛热处理)后,切断成纤维长度51mm。结果得到卷曲形态为ω型的复合纤维。纤维制造条件、纤维物性、最大梳理速度以及非织造布物性如表1、表3所示。
(实施例2和实施例3)
除了改变芯成分与鞘成分的重量比率之外在与实施例1同一条件下制造复合纤维,得到单丝纤度分别为6.7分特、6.5分特的复合纤维。结果如表1、表3所示。
(实施例4)
除了将吐出量改变为0.53g/min/孔、定长热处理时的拉伸倍率改变为0.7倍之外,在与实施例1同一条件下制造复合纤维,得到单丝纤度为6.6分特的复合纤维。结果如表1、表3所示。
(实施例5和比较例1)
除了将喷嘴改变为同芯芯鞘型复合纤维用喷嘴之外,在表1所示的条件下制造复合纤维。结果如表1、表3所示。
(实施例6)
芯成分(纤维形成性树脂成分)使用IV=0.64dL/g、MFR=25g/10min、Tg=70℃、Tm=256℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯,鞘成分(热粘合性树脂成分)使用MFR=8g/10min、Tm=165℃(Tg小于零度)的等规聚丙烯(PP)。将这些树脂分别在290℃、260℃下熔融后,使用公知的同芯芯鞘型复合纤维用喷嘴,以芯成分∶鞘成分=50∶50(重量%)的重量比率形成同芯芯鞘型复合纤维,在吐出量为1.0g/min/孔、纺丝速度为900m/min的条件下纺丝,得到未拉伸丝。对该未拉伸丝在比芯成分的树脂的玻璃化转变温度高20℃的90℃的温水中进行1.25倍的低倍率拉伸的同时进行定长热处理。接着,将通过定长热处理得到的丝条浸渍在含有月桂基磷酸酯钾盐的油剂的水溶液中后,使用压入型卷曲箱赋予11个/25mm的机械卷曲。进一步地,将该丝条在无张力下于130℃的热风下干燥(松弛热处理)后,切断成纤维长度51mm。结果得到卷曲形态为ω型、单丝纤度为8.8分特的复合纤维。纤维制造条件、纤维物性、最大梳理速度以及非织造布物性如表2、表4所示。
(实施例7)
除了将吐出量改变为0.8g/min/孔、与定长热处理时同时进行的拉伸倍率改变为1.0倍之外,在与实施例6同一条件下制造复合纤维,得到单丝纤度为8.7分特的复合纤维。结果如表2、表4所示。
(实施例8)
芯成分(纤维形成性树脂成分)使用IV=0.64dL/g、MFR=25g/10min、Tg=70℃、Tm=256℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),鞘成分(热粘合性树脂成分)使用将MFR=8g/10min、Tm=165℃(Tg小于零度)的等规聚丙烯(PP)80重量%和MFR=8g/10min、Tm=98℃(Tg小于零度)的马来酸酐-丙烯酸甲酯接枝共聚聚乙烯(马来酸酐共聚率=2重量%、丙烯酸甲酯共聚率=7重量%,下文简称为m-PE。)20重量%混合而成的颗粒。将这些树脂分别在290℃、250℃下熔融后,使用公知的同芯芯鞘型复合纤维用喷嘴,以芯成分∶鞘成分=50∶50(重量%)的重量比率形成同芯芯鞘型复合纤维,在吐出量为0.94g/min/孔、纺丝速度为900m/min的条件下纺丝,得到未拉伸丝。对该未拉伸丝在比芯成分的树脂的玻璃化转变温度高20℃的90℃的温水中进行1.2倍的低倍率拉伸的同时进行定长热处理。接着将通过定长热处理得到的丝条浸渍在含有月桂基磷酸酯钾盐的油剂的水溶液中后,使用压入型卷曲箱赋予11个/25mm的机械卷曲。进一步地,将该丝条在无张力下于110℃的热风下干燥(松弛热处理)后,切断成纤维长度51mm。从而得到卷曲形态为ω型、单丝纤度为8.7分特的卷曲的复合纤维。结果如表2、表4所示。
(实施例9)
除了使m-PE在鞘成分中的混合量为35重量%之外,在与实施例8同一条件下制造复合纤维,得到单丝纤度为8.8分特的复合纤维。结果如表2、表4所示。
(实施例10)
相对于MFR=8g/10min、Tm=165℃(Tg小于零度)的等规聚丙烯(PP),向鞘成分中添加MFR=45g/10min、IV=0.56dL/g、Tg=63℃的非晶性共聚聚酯(共聚了间苯二甲酸40摩尔%、二甘醇4摩尔%的聚对苯二甲酸乙二醇酯,下文简称为co-PET-1。)8重量%用作热粘合性树脂成分。进一步地,将吐出量改变为0.8g/min/孔、与定长热处理时同时进行的拉伸倍率改变为1.0倍,除此之外在与实施例8同一条件下制造复合纤维,得到单丝纤度为8.9分特的ω型卷曲的复合纤维。结果如表2、表4所示。
(实施例11)
芯成分(纤维形成性树脂成分)使用IV=0.64dL/g、MFR=25g/10min、Tg=70℃、Tm=256℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯,鞘成分(热粘合性树脂成分)使用MFR=40g/10min、Tm=152℃、Tg=43℃的结晶性共聚聚酯(共聚了间苯二甲酸20摩尔%、1,4-丁二醇50摩尔%的聚对苯二甲酸乙二醇酯,下文简称为co-PET-2。)。将这些树脂分别在290℃、255℃下熔融后,使用公知的偏芯芯鞘型复合纤维用喷嘴,以芯成分∶鞘成分=50∶50(重量%)的重量比率形成偏芯芯鞘型复合纤维,在吐出量为0.63g/min/孔、纺丝速度为1250m/min的条件下纺丝,得到未拉伸丝。对该未拉伸丝在比芯成分的树脂的玻璃化转变温度高10℃的80℃的温水中进行0.65倍的低倍率拉伸(实施超喂)的同时进行定长热处理。接着,将通过定长热处理得到的丝条浸渍在含有月桂基磷酸酯钾盐的油剂的水溶液中后,使用压入型卷曲箱赋予11个/25mm的机械卷曲。进一步地,将该丝条在无张力下于90℃的热风下干燥(松弛热处理)后,切断成纤维长度51mm。结果得到卷曲形态为ω型、单丝纤度为7.8分特的复合纤维。结果如表2、表4所示。
(比较例2)
除了在实施例11中使用同芯芯鞘型复合纤维喷嘴、使吐出量为2.05g/min/孔、使纺丝速度为700m/min以及在70℃的温水中进行4.35倍的拉伸之外,在与实施例11同一条件下制造复合纤维,得到单丝纤度为7.8分特的机械卷曲(Z字(zigzag)型)的复合纤维。结果如表2、表4所示。
(实施例12)
芯成分(纤维形成性树脂成分)使用IV=0.64dL/g、MFR=25g/10min、Tg=70℃、Tm=256℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),鞘成分(热粘合性树脂成分)使用MFR=8g/10min、Tm=165℃(Tg小于零度)的等规聚丙烯(PP)。将这些树脂分别在290℃、260℃熔融后,使用公知的同芯芯鞘型复合纤维用喷嘴,以芯成分∶鞘成分=50∶50(重量%)的重量比率形成同芯芯鞘型复合纤维,在吐出量为1.0g/min/孔、纺丝速度为900m/min的条件下纺丝,得到未拉伸丝。对该未拉伸丝在比芯成分的树脂的玻璃化转变温度高20℃的90℃的温水中进行1.0倍的低倍率拉伸的同时进行定长热处理。接着将通过定长热处理得到的丝条浸渍在含有月桂基磷酸酯钾盐∶聚氧乙烯改性硅氧烷=80∶20(重量比率)的油剂的水溶液中后,使用填塞箱赋予11个/25mm的机械卷曲。进一步地,将该丝条在95℃下干燥(松弛热处理)后,切断成纤维长度5.0mm。在切断前的纤维束状态下测定得到的单丝纤度为11.0分特,强度1.3cN/dtex,伸长率170%,卷曲数11.0个/25mm,卷曲率9.5%,卷曲率/卷曲数0.86,120℃干热收缩率-1.9%。由得到的复合纤维制造气流成网网,180℃下热粘合的网面积收缩率为0%,非织造布强度为9.5kg/g,网品质为水平1。
(比较例3)
除了不对未拉伸丝在温水中进行定长热处理之外,在与实施例12同一条件下制造同芯芯鞘型复合纤维。在切断前的纤维束状态下测定得到的单丝纤度为11.1分特,强度1.2cN/dtex,伸长率261%,卷曲数11.0个/25mm,卷曲率8.4%,卷曲率/卷曲数0.76,120℃干热收缩率25.3%。由得到的复合纤维制造气流成网网,180℃下热粘合的网面积收缩率为25%,非织造布强度为8.3kg/g,网品质为水平3。
(比较例4)
除了将吐出量改变为2.2g/min/孔、将未拉伸丝在温水中拉伸成2.2倍之外,在与实施例12同一条件下制造同芯芯鞘型复合纤维。在切断前的纤维束状态下测定得到的单丝纤度为11.0分特,强度2.5cN/dtex,伸长率73%,卷曲数11.1个/25mm,卷曲率10.5%,卷曲率/卷曲数0.94,120℃干热收缩率8.2%。由得到的复合纤维制造气流成网网,180℃下热粘合的网面积收缩率为6.5%,非织造布强度为1.3kg/g,网品质为水平2。
(比较例5)
除了将吐出量改变为1.5g/min/孔、将未拉伸丝在温水中拉伸成1.5倍之外,在与实施例12同一条件下制造同芯芯鞘型复合纤维。在切断前的纤维束状态下测定得到的单丝纤度为10.8分特,强度1.8cN/dtex,伸长率122%,卷曲数10.8个/25mm,卷曲率10.3%,卷曲率/卷曲数0.95,120℃干热收缩率18.9%。由得到的复合纤维制造气流成网网,180℃下热粘合的网面积收缩率为14%,非织造布强度为5.1kg/g,网品质为水平2。
(实施例13)
芯成分(纤维形成性树脂成分)使用IV=0.64dL/g、MFR=25g/10min、Tg=70℃、Tm=256℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),鞘成分(热粘合性树脂成分)使用MFR=20g/10min、Tm=133℃(Tg小于零度)的高密度聚乙烯(HDPE)。将这些树脂分别在290℃、250℃熔融后,使用公知的同芯芯鞘型复合纤维用喷嘴,以芯成分∶鞘成分=50∶50(重量%)的重量比率形成同芯芯鞘型复合纤维,在吐出量0.73g/min/孔、纺丝速度1150m/min的条件下纺丝,得到未拉伸丝。对该未拉伸丝在比芯成分的树脂的玻璃化转变温度高20℃的90℃的温水中进行1.0倍的低倍率拉伸的同时进行定长热处理。接着,将通过定长热处理得到的丝条浸渍在含有月桂基磷酸酯钾盐∶聚氧乙烯改性硅氧烷=80∶20(重量比率)的油剂的水溶液中后,使用压入型卷曲箱赋予11个/25mm的机械卷曲。进一步地,将该丝条在110℃下干燥(松弛热处理)后,切断成纤维长度5.0mm。在切断前的纤维束状态下测定得到的单丝纤度为6.5分特,强度0.8cN/dtex,伸长率445%,卷曲数11.2个/25mm,卷曲率6.9%,卷曲率/卷曲数0.62,120℃干热收缩率-1.6%。由得到的复合纤维制造气流成网网,150℃下热粘合的网面积收缩率为0%,非织造布强度为7.9kg/g,网品质为水平1。
(实施例14)
芯成分(纤维形成性树脂成分)使用IV=0.64dL/g、MFR=25g/10min、Tg=70℃、Tm=256℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),鞘成分(热粘合性树脂成分)使用将MFR=8g/10min、Tm=165℃(Tg小于零度)的等规聚丙烯(PP)80重量%和MFR=8g/10min、Tm=98℃(Tg小于零度)的马来酸酐-丙烯酸甲酯接枝共聚聚乙烯(马来酸酐共聚率=2重量%、丙烯酸甲酯共聚率=7重量%,即m-PE。)20重量%混合而成的颗粒。将这些树脂分别在290℃、250℃熔融后,使用公知的同芯芯鞘型复合纤维用喷嘴,以芯成分∶鞘成分=50∶50(重量%)的重量比率形成同芯芯鞘型复合纤维,在吐出量为0.73g/min/孔、纺丝速度为1150m/min的条件下纺丝,得到未拉伸丝。对该未拉伸丝在比芯成分的树脂的玻璃化转变温度高20℃的90℃的温水中进行1.0倍的低倍率拉伸的同时进行定长热处理。接着,将通过定长热处理得到的丝条浸渍在含有月桂基磷酸酯钾盐∶聚氧乙烯改性硅氧烷=80∶20(重量比率)的油剂的水溶液中后,使用压入型卷曲箱赋予11个/25mm的机械卷曲。进一步地,将该丝条在110℃下干燥(松弛热处理)后,切断成纤维长度5.0mm。在切断前的纤维束状态下测定得到的单丝纤度为11.1分特,强度1.2cN/dtex,伸长率150%,卷曲数11.0个/25mm,卷曲率6.3%,卷曲率/卷曲数0.57,120℃干热收缩率-4.0%。由得到的复合纤维制造气流成网网,180℃下热粘合的网面积收缩率为0%,非织造布强度为11.4kg/g,网品质为水平1。
(实施例15)
芯成分(纤维形成性树脂成分)使用IV=0.64dL/g、MFR=25g/10min、Tg=70℃、Tm=256℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),鞘成分(热粘合性树脂成分)使用MFR=40g/10min、Tm=152℃、Tg=43℃的结晶性共聚聚酯(共聚了间苯二甲酸20摩尔%、1,4-丁二醇50摩尔%的聚对苯二甲酸乙二醇酯,即co-PET-2。)。将这些树脂分别在290℃、255℃熔融后,使用公知的同芯芯鞘型复合纤维用喷嘴,以芯成分∶鞘成分=50∶50(重量%)的重量比率形成同芯芯鞘型复合纤维,在吐出量为0.71g/min/孔、纺丝速度为1250m/min的条件下纺丝,得到未拉伸丝。对该未拉伸丝在比芯成分的树脂的玻璃化转变温度高20℃的90℃的温水中进行1.0倍的低倍率拉伸的同时进行定长热处理。接着,将通过定长热处理得到的丝条浸渍在含有月桂基磷酸酯钾盐∶聚氧乙烯改性硅氧烷=80∶20(重量比率)的油剂的水溶液中后,使用压入型卷曲箱赋予11个/25mm的机械卷曲。进一步地,将该丝条在95℃下干燥(松弛热处理)后,切断成纤维长度5.0mm。在切断前的纤维束状态下测定得到的单丝纤度为5.7分特,强度1.0cN/dtex,伸长率400%,卷曲数11.1个/25mm,卷曲率7.5%,卷曲率/卷曲数0.68,120℃干热收缩率-3.5%。由得到的复合纤维制造气流成网网,180℃下热粘合的网面积收缩率为0%,非织造布强度为11.0kg/g,网品质为水平1。
(比较例6)
芯成分(纤维形成性树脂成分)使用IV=0.64dL/g、MFR=25g/10min、Tg=70℃、Tm=256℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),鞘成分(热粘合性树脂成分)使用MFR=40g/10min、Tg=63℃(无熔点)的非晶性共聚聚酯(共聚了间苯二甲酸30摩尔%、二甘醇8摩尔%的聚对苯二甲酸乙二醇酯,下文简称为co-PET-3。)。将这些树脂分别在290℃、250℃熔融后,使用公知的同芯芯鞘型复合纤维用喷嘴,以芯成分∶鞘成分=50∶50(重量%)的重量比率形成同芯芯鞘型复合纤维,在吐出量为0.71g/min/孔、纺丝速度为1250m/min的条件下纺丝,得到未拉伸丝。对该未拉伸丝在65℃的温水中进行1.0倍的低倍率拉伸的同时进行定长热处理。接着,将通过定长热处理得到的丝条浸渍在含有月桂基磷酸酯钾盐∶聚氧乙烯改性硅氧烷=80∶20(重量比率)的油剂的水溶液中后,使用压入型卷曲箱赋予9个/25mm的机械卷曲。进一步地,将该丝条在55℃下干燥(松弛热处理)后,切断成纤维长度5.0mm。在切断前的纤维束状态下测定得到的单丝纤度为5.7分特,强度1.5cN/dtex,伸长率180%,卷曲数8.9个/25mm,卷曲率9.3%,卷曲率/卷曲数1.04,120℃干热收缩率75%。由得到的复合纤维制造气流成网网,若在180℃下热粘合则网的收缩大,网面积收缩率、非织造布强度都不能测定。
产业实用性
本发明的热粘合性复合纤维改善了作为以往提出的低定向、高粘合性且低收缩性的热粘合性复合纤维的缺点的梳理通过性。此外,本发明的热粘合性复合纤维可以提供不仅非织造布生产性提高而且网品质也优异的热粘合非织造布。进一步地,本发明的热粘合性复合纤维与以往提出的高粘合性且低热收缩性的热粘合性复合纤维相比,其特征在于,热粘合性复合纤维具有自拉伸性。此外,制造本发明的热粘合性复合纤维时,由于无需高速纺丝等步骤,因此能量消耗低,由于落纱更换的损失或断丝少,收率提高的优点大。
因此,若使用本发明的热粘合性复合纤维制造非织造布,则热粘合后的非织造布膨松,可以得到手感优异且非织造布强度高的非织造布。进一步地,使用本发明的热粘合性复合纤维的非织造布中,由于粘合强度提高可以设定高的热粘合温度,所以可以高速生产热粘合非织造布或纤维结构体。此外,即使是气流成网非织造布用短纤维,也可以提供非织造布强度高、非织造布网的热收缩小、品质优异的气流成网非织造布。