(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶性の熱可塑性エラストマー（Ｅ）と、該エラストマー（Ｅ）よりも融点の高い結晶性の非弾性ポリエステル（Ｐ）とが、円形の繊維断面においてE:P＝20:80〜80:20の面積比率で配されてなる複合繊維において、
該繊維はその断面及び表面が以下の要件▲１▼〜▲５▼により特定されていることを特徴とする熱接着性複合繊維。
要件
▲１▼  該エラストマー（Ｅ）は、繊維断面において、曲率半径の異なる２本の円弧により形成される三日月形状に配され、且つ曲率半径の大なる曲線（r1）が外周線の一部を形成していること；
▲２▼  該ポリエステル（Ｐ）は、繊維断面において、三日月形状を形成する２本の曲線のうち、曲率半径の小さい方の曲線（r2）に沿って、該エラストマーと接合し、他方、曲率半径の大きい方の曲線（r1）は、その周率Ｒが25〜49％の範囲で外周線となるように円弧状に繊維表面の一部を形成していること；
（但し、周率Ｒは以下の定義に従う。第１図の（r1）を半径とする円において、その全円周（L1＋L3）に占める（L3）の割合によって示され、該周率Ｒは〔Ｒ＝｛（L3）／（L1＋L3）｝×100（％）〕により算出される。）
▲３▼  該曲率半径（r1）と曲率半径（r2）との比（r1/r2）である曲率半径比Crが１を越えて２以下であること；
▲４▼  該曲率半径（r2）の曲線の湾曲比Ｃが1.1〜2.5の範囲にあること；
（但し、湾曲比Ｃは以下の定義に従う。第１図において、（r2）を半径とする円弧（L2）の長さと、（r1）を半径とする円の円周と該円弧（L2）との接点間（P1−P2間）の長さ（Ｌ）と、の比によって示され、該湾曲比Ｃは｛Ｃ＝（L2）／（Ｌ）｝により算出される。）
及び、
▲５▼  該エラストマー（Ｅ）とポリエステル（Ｐ）との肉厚比が1.2〜３の範囲にあること；
（但し、肉厚比Ｄは以下の定義に従う。第１図において（r1）を半径とする円の中心と（r2）を半径とする円弧を一部とする円の中心と、を通る直線方向におけるポリエステル（Ｐ）成分の長さ（LP）とエラストマー（Ｅ）成分の長さ（LE）との比によって示され、該肉厚比Ｄは｛Ｄ＝（LP）／（LE）｝により算出される。）
【請求項２】
該エラストマー（Ｅ）の融点が100〜220℃の範囲にある請求の範囲１記載の熱接着性複合繊維。
【請求項３】
該ポリエステル（Ｐ）の融点が、該エラストマーの融点より10℃以上高い請求の範囲１記載の熱接着性複合繊維。
【請求項４】
該エラストマー（Ｅ）が、ポリエステル系エラストマーであって、主たる酸成分が40〜100モル％のテレフタル酸と０〜50モル％のイソフタル酸、主たるグリコール成分が1,4−ブタンジオール、主たるソフトセグメント成分が平均分子量400〜5000のポリ（アルキレンオキシド）グリコールでその共重合量が５〜80重量％の範囲にある、固有粘度が0.6〜1.7のポリエステル系エラストマーである請求の範囲２記載の熱接着性複合繊維。
【請求項５】
該成分（Ｐ）がポリブチレンテレフタレートである請求の範囲３記載の熱接着性複合繊維。
【請求項６】
該熱接着性複合繊維の表面に非晶性のポリエーテルエステル系ブロック共重合体を主体とする油剤が、繊維重量を基準として、0.02〜5.0重量％の範囲で付着されてなる請求項１記載の熱接着性複合繊維。
【請求項７】
結晶性の熱可塑性エラストマー（Ｅ）と、該エラストマー（Ｅ）よりも融点の高い結晶性の非弾性ポリエステル（Ｐ）とが、円形の繊維断面においてE:P＝20:80〜80:20の面積比率で配されてなる複合繊維であって、該繊維はその断面及び表面が以下の要件▲１▼〜▲５▼により特定されているような熱接着性複合繊維を全繊維重量を基準として５〜49重量％と、非弾性ポリエステル系捲縮短繊維とが混綿された短繊維群から構成された繊維球状体であって、その熱接着性複合繊維同士、または該熱接着性複合繊維と非弾性ポリエステル系捲縮短繊維との繊維交絡点の少なくとも一部に可とう性の熱固着点が形成されていることを特徴とする高弾性繊維球状体。
要件
▲１▼  該エラストマー（Ｅ）は、繊維断面において、曲率半径の異なる２本の円弧により形成される三日月形状に配され、且つ曲率半径の大なる曲線（r1）が外周線の一部を形成していること；
▲２▼  該ポリエステル（Ｐ）は、繊維断面において、三日月形状を形成する２本の曲線のうち、曲率半径の小さい方の曲線（r2）に沿って、該エラストマーと接合し、他方、曲率半径の大きい方の曲線（r1）は、その周率Ｒが25〜49％の範囲で外周線となるように円弧状に繊維表面の一部を形成していること；
（但し、周率Ｒは以下の定義に従う。第１図の（r1）を半径とする円において、その全円周（L1＋L3）に占める（L3）の割合によって示され、該周率Ｒは〔Ｒ＝｛（L3）／（L1＋L3）｝×100（％）〕により算出される。）
▲３▼  該曲率半径（r1）と曲率半径（r2）との比（r1/r2）である曲率半径比Crが１を越えて２以下であること；
▲４▼  該曲率半径（r2）の曲線の湾曲比Ｃが1.1〜2.5の範囲にあること；
（但し、湾曲比Ｃは以下の定義に従う。第１図において、（r2）を半径とする円弧（L2）の長さと、（r1）を半径とする円の円周と該円弧（L2）との接点間（P1−P2間）の長さ（Ｌ）と、の比によって示され、該湾曲比Ｃは｛Ｃ＝（L2）／（Ｌ）｝により算出される。）
及び、
▲５▼  該エラストマー（Ｅ）とポリエステル（Ｐ）との肉厚比が1.2〜３の範囲にあること；
（但し、肉厚比Ｄは以下の定義に従う。第１図において（r1）を半径とする円の中心と（r2）を半径とする円弧を一部とする円の中心と、を通る直線方向におけるポリエステル（Ｐ）成分の長さ（LP）とエラストマー（Ｅ）成分の長さ（LE）との比によって示され、該肉厚比Ｄは｛Ｄ＝（LP）／（LE）｝により算出される。）
【請求項８】
該エラストマー（Ｅ）の融点が100〜220℃の範囲にある請求の範囲７記載の高弾性繊維球状体。
【請求項９】
該ポリエステル（Ｐ）の融点が、該エラストマーの融点より10℃以上高い請求の範囲７記載の高弾性繊維球状体。
【請求項１０】
該エラストマー（Ｅ）が、ポリエステル系エラストマーであって、主たる酸成分が40〜100モル％のテレフタル酸と０〜50モル％のイソフタル酸、主たるグリコール成分が1,4−ブタンジオール、主たるソフトセグメント成分が平均分子量400〜5000のポリ（アルキレンオキシド）グリコールでその共重合量が５〜80重量％の範囲にある、固有粘度が0.6〜1.7のポリエステル系エラストマーである請求の範囲８記載の高弾性繊維球状体。
【請求項１１】
非弾性ポリエステル系捲縮短繊維の、JIS  Ｌ−1097の方法に準拠して測定した単独での嵩高性が、0.5g/cm2の荷重下で30g/cm3〜120g/cm3である請求の範囲７記載の高弾性球状体。
【請求項１２】
非弾性ポリエステル系捲縮短繊維の、JIS  Ｌ−1097の方法に準拠して測定した単独での嵩高性が、10g/cm2の荷重下で15g/cm3〜60g/cm3である請求の範囲７記載の高弾性球状体。
【請求項１３】
非弾性ポリエステル系捲縮短繊維の単糸繊度が１〜100デニールである請求の範囲７記載の高弾性球状体。
【請求項１４】
非弾性ポリエステル系捲縮短繊維の表面に平滑剤が付着している請求の範囲７記載の高弾性繊維球状体。
【請求項１５】
該成分（Ｐ）がポリブチレンテレフタレートである請求の範囲９記載の高弾性繊維球状体。
【請求項１６】
繊維球状体を構成する短繊維群の一部が該球状体の表面に毛羽として突出している請求の範囲７記載の高弾性繊維球状体。
【請求項１７】
繊維球状体の表面に突出している毛羽の割合が熱接着性複合繊維よりも非弾性ポリエステル系捲縮短繊維の方が大である請求の範囲16記載の高弾性繊維球状体。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、熱接着性複合繊維に関し、更に詳しくは、特に紡糸以降の工程で繊維同士の膠着現象が可及的に低減され、しかも優れた弾力性と、圧縮回復耐久性並びに高度の通気性を有する繊維構造体を与えることのできる高弾性熱接着性複合繊維に関する。
ここで、『膠着現象』とは、繊維同士が融着、接着、固着等により物理的並びに化学的に接合する現象をいう。この『膠着現象』により繊維同士が融着、圧着することになり、該繊維の製造時、加工時に悪影響が生じる。
背景技術
結晶性熱可塑性エラストマーと結晶性熱可塑性ポリエステルとからなる複合繊維として、特公昭60−1404号公報にはブロックポリエステルポリエーテルと、ポリブチレンテレフタレートを主成分とする非弾性ポリエステルとをサイドバイサイド型または偏芯芯鞘型に複合紡糸した外衣用、肌着用に好適に用いることのできる高捲縮性の複合繊維が開示されている。
特開平３−185116号公報にはポリエステルエーテル系エラストマーとポリエチレンテレフタレート主体の非弾性ポリエステルとをサイドバイサイド型または芯鞘型に複合紡糸した、高捲縮性でカード開繊が容易な、伸縮性を有する不織布を製造するのに好適に用いることができる熱接着性複合繊維が開示されている。
特開平３−220316号公報には鞘成分にポリエステル系エラストマーを配し、芯成分に非弾性ポリエステルを配した、カード通過性、並びに紡績性の改善された、紡績糸並びに熱接着性不織布を製造するのに有用な実質的に同心芯鞘型の熱接着性複合繊維が提案されている。
さらに熱可塑性エラストマーが繊維表面に配置した熱接着性複合繊維並びにそれを使用して得られる繊維構造体についても、公表特許WO91/19032号公報、特開平４−240219号公報、同−316629号公報、特開平５−98516号公報、同−163654、同−177065号公報、同−261184号公報、同−302255号公報、同−321033号公報、同−337258号公報、特開平６−272111号公報、同−306708号公報等に開示されている。
以上に掲げた先行技術に開示された種々の熱接着性複合繊維の断面は、第２図の（ａ）〜（ｃ）に示すように、文字通りサイドバイサイド型、偏芯芯鞘型のものでその場合、熱可塑性エラストマーと非弾性ポリエステルの面積比率が20/80〜80/20の範囲で複合されている。
ところで、エラストマーを一成分として用いる複合繊維にあっては、エラストマーという性質上、紡糸工程以降で複合繊維同士の前記した膠着現象が不可避的に発生し、多大の問題を誘発する。
この意味では、上記の先行技術のいずれにも繊維同士の膠着現象を克服しつつ、接着性、弾性及び捲縮発現性を改善した複合繊維を得ることについて何等記載されておらず、且つそのことを認識しているような示唆もない。唯、特開平５−302255号公報において、前記の認識の有無に関係なく、組成の異なるポリエステル系エラストマー同士を芯鞘型に複合紡糸して長繊維を得るに際し、膠着性は大きいが弾性特性の優れた、ポリエーテル成分の多いエラストマーを芯成分に配し、膠着性は少ないが弾性特性の劣る、ポリエーテル成分の少ないエラストマーを鞘成分に配して複合紡糸することが提案されている。しかしこのようなものでは実用レベルの膠着防止効果は得られない。なお、該複合繊維の用途は、パップ材、芯地、サポータ、伸縮テープ等に有用な不織布用素材である。
翻って、第２図（ａ）〜（ｃ）に示した従来の熱接着複合繊維の総合性能、即ち、膠着防止能、エラストマー／ポリエステルポリマー間の界面接着強度及び本来の熱接着性並びに捲縮弾性について考察すると表１のようになる。
0003588635.tif 000002
表１の評価は、複合繊維（ｂ）を基準として、相対評価したものである。ただし該表中‘＊）’は、ポリエステル系エラストマーの場合を示し、‘＊＊）’は、仮に膠着がないと推定した場合を示す。
該表からすれば、複合繊維（ｃ）は、複合繊維の５つの要求特性（表中の４）〜８）に対応）のうち４要件において優れており、一見、理想的な繊維のようにみえる。しかし、この繊維の膠着防止能が「小」すなわち、悪いということは、以下に述べるように、工業的製造工程や得られた製品の品質に致命的な不利益をもたらす。
即ち、複合繊維は先ず、未延伸原糸としてワインダーや原トウ缶の中に捕集するが、十分冷却されず、単繊維同士を集束した時点でエラストマーによる膠着が生じるが、ワインダー上に巻取って保管している状態でも繊維同士の膠着が進行し、硬い紐状になってしまったり、サブトウ同士が強固に固着し、ワインダーから解舒できなくなるという問題がある。
また、原トウ缶の中に捕集する場合でも、紐状に硬く膠着してしまうため収缶量が著しく低下し、大幅に生産性が低下するという問題がある。このように紐状に膠着したサブトウは延伸工程で、極めて延伸性が悪く、糸切れや延伸ローラー巻付が多発し、安定な生産はできない。仮に熱接着性繊維が製造できても、その繊維同士が集団となって膠着しているため、不織布などの繊維構造体として他のマトリックス繊維と混合して使用する場合に、熱処理時の繊維同士を接着させるのに有効な固着点の形成個数が少ないので、接着性が著しく低く、弾力性がなく、外力によって繊維構造体が容易に破壊されてしまい、耐久性のないものとなってしまうという問題点がある。
他方、複合繊維（ａ）にあっては、膠着防止能は複合繊維（ｂ）または（ｃ）に比して、倍増するものの本来の目的である熱接着機能、捲縮弾性が著しく劣るという問題を抱えている。
発明の開示
本発明の目的は、結晶性の熱可塑性エラストマーを一成分として配した熱接着性複合繊維の製造時に不可避的に生じ、繊維の取り扱い性、工程特性さらに本来の熱接着性能までも阻害する膠着現象の解消と、ポリマー間の界面接着強度、本来の接着性能並びに捲縮弾性の共存という、これまで未解決のまま放置されていた課題を解決しようとするものである。
更に本発明の他の目的は、吹き込み特性に優れ、嵩高性に優れしかも、風合いもソフトで、弾力性も高く、圧縮回復耐久性に優れたクッション材や高弾性繊維球状体（fiber  ball）を与える熱接着性複合繊維提供することにある。
本発明者等の研究によれば、上記目的は熱接着性複合繊維の断面において、エラストマー成分を三日月状に配し、しかもそのときの幾何学的ディメンジョンを下記に示すように特定するとき、所望の複合繊維が得られることが判明した。
即ち、本発明においては、結晶性の熱可塑性エラストマー（Ｅ）と、該エラストマー（Ｅ）よりも融点の高い結晶性の非弾性ポリエステル（Ｐ）とが、円形の繊維断面においてE:P＝20:80〜80:20の面積比率で配されてなる複合繊維において、
該繊維はその断面及び表面が以下の要件▲１▼〜▲５▼により特定される。
要件
▲１▼  該エラストマー（Ｅ）は、繊維断面において、曲率半径の異なる２本の円弧により形成される三日月形状に配され、且つ曲率半径の大なる曲線（r1）が外周線の一部を形成していること；
▲２▼  該ポリエステル（Ｐ）は、繊維断面において、三日月形状を形成する２本の曲線のうち、曲率半径の小さい方の曲線（r2）に沿って、該エラストマーと接合し、他方、曲率半径の大きい方の曲線（r1）は、その周率Ｒが25〜49％の範囲で外周線となるように円弧状に繊維表面の一部を形成していること；
（但し、周率Ｒは以下の定義に従う。第１図の（r1）を半径とする円において、その全円周（L1＋L3）に占める（L3）の割合によって示され、該周率Ｒは〔Ｒ＝｛（L3）／（L1＋L3）｝×100（％）〕により算出される。）
▲３▼  該曲率半径（r1）と曲率半径（r2）との比（r1/r2）である曲率半径比Crが１を越えて２以下の範囲にあること；
▲４▼  該曲率半径（r2）の曲線の湾曲比Ｃが1.1〜2.5の範囲にあること；及び、
（但し、湾曲比Ｃは以下の定義に従う。第１図において、（r2）を半径とする円弧（L2）の長さと、（r1）を半径とする円の円周と該円弧（L2）との接点間（P1−P2間）の長さ（Ｌ）と、の比によって示され、該湾曲比Ｃは｛Ｃ＝（L2）／（Ｌ）｝により算出される。）
▲５▼  該エラストマー（Ｅ）とポリエステル（Ｐ）との肉厚比が1.2〜３の範囲にあること；
（但し、肉厚比Ｄは以下の定義に従う。第１図において（r1）を半径とする円の中心と（r2）を半径とする円弧を一部とする円の中心と、を通る直線方向におけるポリエステル（Ｐ）成分の長さ（LP）とエラストマー（Ｅ）成分の長さ（LE）との比によって示され、該肉厚比Ｄは｛Ｄ＝（LP）／（LE）｝により算出される。）
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の熱接着性複合繊維の繊維横断面を示した模式図であり、
第２図（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、従来の熱接着性複合繊維の繊維横断面を示した模式図である。
第３図は、本発明の熱接着性複合繊維を製造するための複合紡糸口金の縦断面を示した模式図である。
発明を実施するための最良の形態
上記の、本発明の目的達成のために要求される▲１▼〜▲５▼の要件について、図面に基づいて詳細に説明する。
第１図には、本発明の課題を解決した熱接着性複合繊維の断面の一例（ここでは真円）が示されている。
第１図において、Ｅは結晶性の熱可塑性エラストマー、Ｐは結晶性の非弾性ポリエステルを示す。ここで特徴的なことは、その断面が曲率半径（r1）の円において、Ｅ成分は（r1）、（r2）という曲率半径の異なる二つの円弧で形成される三日月形状に配され、その外周線（L1）は曲率半径（r1）の円弧であって、そのまま繊維断面の一部を構成し、他方、Ｐ成分は繊維断面において、三日月形状を形成する２本の曲線のうち、曲率半径の小さいほうの曲線（r2）に沿って、該エラストマーと接合している。そして、Ｐ成分もまた外周線（L3）で示されるように繊維表面の一部を形成するが、そのときの（L3）の繊維断面周率Ｒ〔Ｒ＝（L3）／｛（L1）＋（L3）｝×100（％）〕が25〜49％、好ましくは28〜40％の範囲にあることが必要である。このＲが25％より低くなると、複合繊維を製造する際に繊維同士が融着や圧着されやすく、膠着が生じて製造のトラブルとなりやすい。さらにＥ成分が柔らかいため、繊維の開繊や混綿などに使われる回転ガーネットワイヤーに食い込んだり、ひっかいたりして通過性が悪く長時間の製造が困難になったり均一な混綿嵩高綿が得られにくくなる。また、接着部分（L1）が多くなるため周りの繊維との熱固着点が多くなり、細かいネットワーク構造となり弾力性が出にくくなる。一方、このＲが49％を越えると、繊維表面の熱融着成分が覆っている面積が接着機能という面から少なくなって、所望の接着が起きにくくなる。
このような断面において、曲率半径（r1）と（r2）との比｛（r1）／（r2）｝である曲率半径比Crは１より大であることが必要である。
該Cr値が１以下ではＥ成分とＰ成分の接合線である両者の界面が剥離しやすく、一旦剥離すると繊維間接着力が大巾に低下したり、立体捲縮発現能が低下し、捲縮の発現が小さくなってしまい好ましくない。また、複合繊維の捲縮弾性率が低下し、開綿工程の開繊不良、カードシリンダー捲付多発、カードウエブ斑発生、ネップ発生等のトラブルを生じ好ましくない。
一方、該Cr値が２を越えるとＥ成分の繊維断面に対する占有面積が大きくなりすぎて好ましくない。
次に、上記の複合形態において、Ｅ成分とＰ成分の接合線に関する湾曲度Ｃ、つまり第１図において、周長（L2）に対する、点（P1）と点（P2）とを結ぶ線分（Ｌ）の比｛Ｃ＝（L2）／（Ｌ）｝が1.1〜2.5、好ましくは1.2〜2.0の範囲にあることが必要である。
このＣの値が1.1より低くなると、例えば従来の、第２図（ａ）の様な複合形態ではポリマー同士が剥離し易くなって、捲縮の発現が小さくなったり、また熱処理での捲縮発現が少なくなり、非弾性捲縮短繊維を巻き込んだ可撓性熱固着点が形成しにくくなる。一方、このＣの値が2.5を越えると、捲縮が大きくなり過ぎたり、熱処理での捲縮も極端に起きやすく繊維構造体の嵩などが小さくなったり、風合いに“ゴロゴロ”感がでて好ましくない。ここに、“ゴロゴロ”感とは、繊維構造体の表面を触ったとき、その構造体中に、小さく硬い異物が存在しているかのような、不快な触感をいう。
最後に、Ｅ成分とＰ成分との肉厚比（Ｄ）を特定することも極めて重要である。このＤは第１図のＥ成分の最大肉厚長を（LE）、Ｐ成分の最大肉厚長を（LP）とするとき、｛Ｄ＝（LP）／（LE）｝で表され、この値が1.2〜3.0、好ましくは1.5〜2.9の範囲にあることが必要である。このＤが1.2より低くなると、捲縮の発現が小さくなったり、熱処理での捲縮発現が少なくなり同様に繊維構造体化しにくい、非弾性捲縮短繊維を巻き込みながらの融着が起きにくく好ましくない。また、このＤが3.0を越えると、捲縮が大きくなり過ぎたり、熱処理での捲縮も極端に起きやすく嵩などが小さくなったり、風合いにゴロゴロ感が出て好ましくない。
本発明においてＰ成分の融点はＥ成分の融点よりも10〜190℃高いことが好ましい。これにより該複合繊維の熱接着時にＥ成分のみを、Ｅ成分の融点以上Ｐ成分の融点未満の温度で熱処理をおこなって熱溶融することにより、Ｐ成分は元の繊維形態を維持し、繊維同士の固着点を保持し、接着強力を高いレベルに維持し、弾力性、耐久性を向上させることができる。
ここで、Ｐ成分とは、ポリエステルであれば特に限定されないが、通常の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、ポリヘキサメチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリ−1,4−ジメチルシクロヘキサンテレフタレート、ポリピバロラクトンまたはこれらの共重合体エステルからなるポリマーであるが、繰り返し歪みがかかる用途であるため歪みの残しにくいポリブチレンテレフタレートが好ましい。特に、複合繊維の融着成分にもちいられるエラストマーのハードセグメントがポリブチレン系の場合は特に剥離などの問題がなく良好である。このＰ成分の融点は110〜290℃の範囲にあることが好ましい。
これに対して、Ｅ成分の融点は100〜220℃にあるのが適当である。100℃未満では、本発明の前掲▲１▼から▲５▼の要件を満足するように紡糸しても紡糸時の繊維同士の膠着を完全に防ぎきれないことがある。また該複合繊維を、例えば夏場の音調装置のない倉庫内に、梱包ベールを多段に積載した場合に、繊維間の膠着を生じる懸念がある。220℃を越えると、熱処理機の安定処理温度の上限能力いっぱいであり、部分的に接着強力の斑を生じ、硬さ斑の原因となり、好ましくない、該成分（Ｅ）の融点は130〜180℃が膠着防止、熱処理に安定性等の点から、より望ましい範囲である。
このＥ成分としては、紡糸適正や物性等の面からポリウレタン系エラストマーや結晶性ポリエステル系エラストマーが好ましい。
ポリウレタン系エラストマーとしては、分子量が500〜6000程度の低融点ポリオール、例えばジヒドロキシポリエーテル、ジヒドロキシポリエステル、ジヒドロキシポリカーボネイト、ジヒドロキシポリエステルアミド等と、分子量500以下の有機ジイソシアネート、例えば、P,P−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリシンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水素化ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアネートメチルカプロエート、ヘキサメチレンジイソシアネート等と、分子量500以下の鎖伸長剤、例えばグリコール、アミノアルコールあるいはトリオールとの反応で得られるポリマーを挙げることができる。これらのポリマーのうち、特に好ましいものはポリオールとしてポリテトラメチレングリコール、またはポリ−ε−カプロラクトンである。有機ジイソシアネートとしてはp,p′−ジフェニルメタンジイソシアネートが好適である。また、鎖伸長剤としては、p,p′−ビスヒドロキシエトキシベンゼン及び1,4−ブタンジオールが好適である。
一方、結晶性ポリエステル系エラストマーとしては、熱可塑性ポリエステルをハードセグメントとし、ポリ（アルキレンオキシド）グリコールをソフトセグメントとして共重合してなる、ポリエーテルエステルブロック共重合体、より具体的にはテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、ナフタレン−2,7−ジカルボン酸、ジフェニル−4,4′−ジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、３−スルフォイソフタル酸ナトリウム等の芳香族ジカルボン酸、1,4−ジクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸、コハク酸、シュウ酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジ酸、ダイマー酸等の脂肪族ジカルボン酸、またはこれらのエステル形成誘導体等から選ばれたジカルボン酸の少なくとも一種と、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ペンタメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、デカメチレングリコール等の脂肪族ジオール、あるいは1,1−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール等の脂環式ジオール、またはこれらのエステル形成誘導体などから選ばれたジオール成分の少なくとも一種、および平均分子量が300〜5000程度の、ポリエチレングリコール、ポリ（1,2−プロピレンオキシド）グリコール、ポリ（1,3−プロピレンオキシド）グリコール、ポリ（テトラメチレンオキシド）グリコール、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとの共重合体、エチレンオキシドとテトラヒドロフランとの共重合体等のポリ（アルキレンオキシド）グリコールのうち少なくとも一種から構成される三元共重合体であることが好ましい。
しかしながら、ポリエステル系複合成分との接着性や耐熱特性、強度など物性の面などから、ポリブチレン系テレフタレートをハードセグメントとし、ポリオキシテトラメチレングリコールをソフトセグメントとするポリエーテルエステルブロック共重合体が特に好ましい。この場合、ハードセグメントを構成するポリエステル部分は、該共重合体の全酸成分を基準として共重合割合（全酸成分を基準としてモル％を示す）がテレフタル酸を40〜100モル％、イソフタル酸を０〜50モル％含むものが用いられる。テレフタル酸、イソフタル酸以外の酸成分としてはフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカン二酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等が所定の融点を得るためと、弾力性、耐久性、等のの品質を向上させるからも好ましく用いられる。特にテレフタル酸を50〜90モル％とイソフタル酸を10〜35モル％含むものがより好ましく用いられる。
また、該ポリエステル部分のグリコール成分は主たる成分が、1,4−ブタンジオールであることがよい。尚、ここでいう「主たる」とは、全グリコール成分の80モル％以上が1,4−ブタンジオールであって、20モル％以下の範囲内では他種グリコール成分が共重合されていてもよいことをいう。好ましく用いられる共重合グリコール成分としては、エチレングリコール、トリメチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール等をあげることができる。
さらに上記ポリエーテルエステルブロック共重合体は、平均分子量が300〜5000のポリ（アルキレンオキシド）グリコール成分を５〜80重量％含むものである平均分子量800〜4000で、グリコール成分を30〜70重量％含むことが特に好ましい。平均分子量が300未満の場合には、得られるブロック共重合体のブロック性が低下して弾性回復性能が不充分となるし、一方5000を越える場合には、ポリ（アルキレンオキシド）グリコール成分の共重合性が低下して弾性回復性能が不充分となるため好ましくない。
該グリコール成分の共重合量が５重量％未満の場合には、該複合繊維を加熱接着処理してクッション材等の成形しても本発明の目的とする弾性特性の良好なものは得られず、一方、該グリコール成分の80重量％を越える場合には、得られるブロック共重合体の力学的特性及び耐熱性、耐光性の耐久性が低下するため好ましくない。
好ましく用いられるポリ（アルキレンオキシド）グリコールとしては、ポリエチレングリコール、ポリ（プロピレンオキシド）グリコール、ポリ（テトラメチレンオキシド）グリコールの単独重合体が好ましい。さらには、前記単独重合体を構成する反復担体の２種以上がランダム又はブロック状に共重合したランダム共重合体又はブロック共重合体を使用してもよく、また前記単独重合体又は共重合体の２種以上が混合された混合重合体を使用してもよい。このようなポリエーテルエステルブロック共重合体は周知の共重合ポリエステルの製造方法をもちいて得ることができる。
本発明の複合繊維を製造するに際して、Ｅ成分とＰ成分とは、夫々、通常水分率0.1％以下になるまで乾燥した後、紡糸に供する。
結晶性熱可塑性エラストマーと非弾性ポリエステルとを複合し、繊維を製造する方法は周知の紡糸装置と方法により行うことができる。
図面をもって説明するならば、例えば第３図に示すような複合口金を使用して本発明の複合繊維が得られる。尚、第３図の複合口金について、上板１に設けられたピン３からＰ成分を溶融状態で流し、上板１と下板間にＥ成分を溶融状態で流して下板２に設けたノズル４より複合させて吐出する。紡糸に際して、ポリマー吐出後冷却固化された複合繊維糸条は紡糸油剤を付与して引き取るか、あるいは、引き続いて、２〜５倍に延伸して、引き取ることができる。
ここで、この第３図に示す紡糸口金を用いることにより、第１図に示す繊維断面を有する該複合繊維が形成される理由は、Ｐ成分とＥ成分との融点の違いにより説明することが出来る。
即ち、両者の融点の違いは溶融粘度に直接関係してくることから、同じ温度下では、Ｐ成分の方が粘度が高く（即ち、硬く）、Ｅ成分の方が溶融粘度が低い（即ち、柔らかい）。
つまり、ピン３から流された溶融状態のＰ成分は、溶融状態のＥ成分の吐出圧によりほとんど影響を受けることなく、そのまま鉛直方向に流れていき、周りのＥ成分を押しのけつつ下板２と接触する。更に、下板２に沿いながら最終的にノズル４から吐出されることで、第１図に示されるような繊維断面が形成される。
紡糸された直後の集束前または集束中の糸条に対して単繊維同士の間に、紡糸油剤としての非晶性ポリエステル・ポリエーテル系ブロック共重合体を介在させることは、膠着防止策として著しい効果がある。
同時に、複合繊維の延伸性を向上させ、カードを通過させて繊維構造体を形成する際にもともと繊維が柔らかく、カード性が著しく劣るが、非晶性ポリエーテルエステル系ブロック共重合体を繊維重量を基準として0.02〜５重量％の範囲で付与することにより、繊維の平滑性を高め、且つ、熱接着時の溶融ポリマーの濡れ性も向上させるため接着強力が増加し、繊維構造体の弾力性、耐久性が大巾に向上する。
この、非晶性ポリエーテルエステルブロック共重合体の繊維重量を基準とした付与量が0.02重量％未満では膠着防止、カード性向上、接着力向上の効果を得るためには不充分である。一方、該付着量が５重量％を越えるとそれ以上多くこの非晶性ポリエステルポリエーテルブロック共重合体の付着量を増やしても、膠着防止、カード性向上、熱接着力向上等の効果は得られず、かえって、繊維表面の粘着性が増加し、カード機での粘着捲付が発生し、均一な繊維構造体が得られず、硬さ斑等が発生し、好ましくない。
この非晶性ポリエーテルエステル系ブロック共重合体は、テレフタル酸及び／またはイソフタール酸及び／またはメタソジウムスルフォイソフタール酸またはそれらの低級アルキルエステル、低級アルキレングリコール並びにポリアルキレングリコール及び／またはポリアルキレングリコールモノエーテルからなるポリエーテルエステルブロック共重合体である。
例えばテレフタール酸−アルキレングリコール−ポリアルキレングリコール、テレフタール酸−イソフタール酸−アルキレングリコール−ポリアルキレングリコール、テレフタール酸−アルキレングリコール−ポリアルキレングリコールモノエーテル、テレフタール酸−イソフタール酸−ポリアルキレングリコール−ポリアルキレングリコールモノエーテル、テレフタール酸−メタソジウムスルフォイソフタール酸−アルキレングリコール−ポリアルキレングリコール、テレフタール酸−イソフタール酸−メタソジウムスルフォイソフタール酸−アルキレングリコール−ポリアルキレングリコール等を挙げることができ、テレフタレート単位とイソフタレート単位または／及びメタソジウムスルフォイソフタレート単位との比は100:0〜50:50（モル比）が紡糸集束時の密着を防止するために好ましい。さらに該ブロック共重合体を付与した複合繊維の膠着防止能を高めるためには、テレフタレート単位とイソフタレート単位または／及びメタソジウムスルホイソフタレート単位との比は90:10〜50:50（モル比）が特に好ましい。
また、該ブロック共重合体において通常はテレフタレート単位及びイソフタレート単位または／及びメタソジウムスルホイソフタレート単位とポリアルキレングリコール単位との比は2:1〜151（モル比）であり、紡糸集束時の単繊維同士の密着発生防止、繊維の接着強力の向上等を考慮すると3:1〜8:1（モル比）が特に好ましい。
ここで、該非晶性ブロック共重合体の製造に用いるアルキレングリコールはエチレングリコール、プロピレングリコール、テトラメチレングリコール、デカメチレングリコール等の炭素数が２〜10のアルキレングリコールなどであり、ポリアルキレングリコールは通常平均分子量が600〜12,000、好ましくは平均分子量、1,000〜5,000ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコール共重合体、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共重合体、ポリプロピレングリコール等の他、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノフェニルエーテル等が好ましい。しかし、単繊維同士の膠着防止性向上の点から特に好ましいのはポリエチレングリコールのモノエーテル類である。
また、該非晶性ブロック共重合体の平均分子量は使用するポリアルキレングリコールの分子量にもよるが、通常2,000〜20,000、好ましくは3,000〜13,000である。平均分子量が2,000未満では延伸性向上、密着防止、熱接着力向上の点で不充分であり、また20,000を越えると延伸性、熱接着力が低下し好ましくない。該ブロック共重合体の重縮合時に分子量を調節するために使用するポリアルキレングリコールはモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノフェニルエーテルのような片方の末端基が封鎖されたものが好ましい。
また該非晶性ブロック共重合体はポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルホスフェートのアルカリ金属塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルサルフェートのアルカリ金属及び／またはこれらのアンモニウム塩、アルカノールアミン塩等の界面活性剤を用いて分散させる。非晶性ブロック共重合体分散液の凝集開始温度は30〜100℃であることが好ましく、更に好ましくは60〜90℃である。なお該非晶性ブロック共重合体の使用量は、複合繊維重量を基準として0.02〜5.0重量％であることが好ましく、特に好ましくは0.1〜3.0重量％である。
本発明の熱接着性複合繊維は、繊度が0.5〜200デニールの範囲が好ましい。0.5デニール未満では繊維構造体として熱接着処理した場合接着強力が不足し、十分な弾力性、耐久性が得られず、200デニールを越えると、繊維等の糸条冷却が不十分となり、本発明の如く、断面形状を特定しても単繊維同士の膠着を防ぐことが困難となる。
その結果、繊維の接着性能が低下し、弾力性や耐久性が小さくなってしまう。特に２〜100デニールの範囲が好ましい。本発明の複合繊維には延伸後に押し込みクリンパーで機械捲縮の捲縮を付与する場合があるが、その捲縮数は、５〜25個／インチ、捲縮度は、５〜30％の範囲が好ましい。捲縮数が５個／インチ未満、捲縮度が５％未満ではカード時にカードウエブが切れたり、得られた繊維構造体の嵩が著しく低下するので好ましくない。捲縮数が25個／インチを、捲縮度が30％を越えるとカード機の通過性が悪くなり、ウエブ斑、ネップが多発し、好ましくない。特に捲縮数が８〜20個／インチ、捲縮度が６〜18％の範囲が特に好ましい。また、その時の短繊維のカット長は、10〜100mmの範囲内にあることが好ましく、特に15〜95mmの範囲内にあることが好ましい。
以上に述べた熱接着性複合繊維は、長繊維、短繊維の形状を問わずそれ自体を単独で用いても不織布・シート等に熱成型することができるが、最も好ましいのは、非弾性ポリエステル系捲縮短繊維をマトリックスとする繊維集合体中にこの複合繊維を捲縮短繊維の形で分散・混入させ、所望の形状に熱成型することである。この態様は冒頭に掲げたWO91/19032公報に典型的に開示されている。
マトリックスとなる非弾性ポリエステル形捲縮短繊維とは、捲縮形態が螺旋状やオメガ型あるいは一部にそれら形状を持つ非弾性ポリエステル系捲縮短繊維であれば何でもよい。また非弾性ポリエステル系捲縮短繊維とは、通常の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、ポリヘキサメチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリ−1,4−ジメチルシクロヘキサンテレフタレート、ポリピバロラクトンまたはこれらの共重合体エステルからなる捲縮短繊維ないしそれら捲縮短繊維の混綿体、または上記のポリマーのうち２種以上のポリマーの重合度や共重合成分を変えたサイドバイサイド型の繊維断面が左右非対象に構成された、螺旋形状の捲縮を発現した複合短繊などである。勿論、捲縮を発現するためには、紡糸のさいに繊維の片面を強く冷却する異方冷却により延伸、弛緩熱処理の際に螺旋状やオメガ型捲縮を発現したものも好ましい。これらの短繊維の断面形状は円形、扁平、異型または中空のいずれであってもよい。
この捲縮短繊維が繊維構造体の骨格になるために、該ポリエステル系捲縮短繊維単独でも嵩高であること、反撥性が発揮されることが必要である。単独の嵩高性（JIS  Ｌ−1097）は、0.5g/cm2の荷重下で35cm3/g以上120cm3/g以下、10g/cm2の荷重下で15cm3/g以上60cm3/g以下あることが好ましく、さらに好ましくは、それぞれ、40cm3以上100cm3/g以下、20cm3/g以上50cm3/g以下であることが必要である。これらの嵩高性が低いと、得られた繊維成型クッション材の弾力性や圧縮反撥性が低いといった問題が顕著になってくる。
該捲縮短繊維は、その繊度が１〜100デニールの範囲が好ましく、さらに好ましくは、２〜50デニールである。繊度が１デニールより小さいと嵩高性が発揮されず、空気などによって側地内に吹き込まれたときに圧縮されて旨く均一に吹き込みにくくなり、得られたクッション材のクッショク性や反撥力が乏しくなっいしまう。また100デニールよりも大きくなると繊維が曲がりにくく構造体化が難しく、得られた繊維構造体の構成本数が少なく成り過ぎ、風合いが硬くなってしまう。またそのカット長は、10〜100mmの範囲内にあることが好ましく、特に15〜95mmの範囲内にあることが好ましい。
本発明の熱接着性複合繊維は、高弾性繊維球状体を得るのに有用である。この場合、本発明の熱接着性複合繊維と、マトリックスとなる非弾性ポリエステル系捲縮短繊維との混率を重量比（％）で、５〜49:95〜５の範囲にすることが好ましい。この熱接着性複合繊維の混率が高すぎると、該繊維球状体の中に形成される熱固着点の数が多すぎて、繊維球状体が硬くなりすぎてクッション材の材料にするには問題がある。逆に、該複合繊維の混率が低すぎると該繊維球状体の中に形成される熱固着点の数が少なすぎ、該繊維球状体の形態安定性に劣る。
また、前記非弾性ポリエステル系捲縮短繊維の表面には平滑材が処理され滑りやすい加工剤が処理されていることが好ましい。表面が滑りやすくなることによって空気乱流などによる繊維球状体化が行いやすくなる。また、得られた繊維球状体の風合いが柔らかく、羽毛やフェザータッチの風合いが得られやすくなる。これらの処理剤は、剤を付与した後、乾燥あるいは硬化処理することによって滑りやすくなる物であればなんでもよいが、例えばポリエチレンテレフタレートとポリエチレンオキシドのセグメント化ポリマーで被覆することにより表面摩擦を少なくすることが可能である。更に、シリコン系樹脂の平滑剤としてジメチルポリシロキサン、エポキシ変成ポリシロキサン、アミノ酸変性ポリシロキサン、メチルハイドロジエンポリシロキサン、メトキシポリシロキサン等のシリコン樹脂を主たる成分とする処理剤を任意の段階で付与することも平滑性を大幅に向上する面から考慮すると好ましい。該平滑剤の付着量は通常0.1〜0.3重量％が適当である。勿論シリコン樹脂中に帯電防止剤を添加したりシリコン樹脂処理後帯電防止剤処理を施すことは、繊維を球状体化する際の空気との摩擦や、融着処理する際の高温空気乱流処理などで静電気を防止するのに必要な場合が多いので所望に応じ、適宜添加すればよい。
この様な平滑化処理は一般的には、熱接着性複合繊維と非弾性ポリエステル系捲縮短繊維との熱接着を阻害することになるが、本発明で特定された熱接着性複合繊維は、ポリエチレンテレフタレートとポリエチレンオキシドとからなるポリマー被覆短繊維はもちろん、シリコン樹脂を付与した捲縮短繊維とも比較的よく融着し、しかも形態的に程よく非弾性ポリエステル系短繊維を螺旋状に抱え込み、見かけ状の接着強度をあげることが可能である。勿論、一般的な熱接着性の複合繊維ではこの作用は少ない。
本発明では、非弾性ポリエステル系短繊維の混率は、95〜51％の混率が好ましく、更に好ましくは90〜55％である。この混率が高すぎると、熱接着複合繊維の量が少なくなるので、熱固着点が少なくなるために反撥性が少なく、得られる繊維球状体は、形態安定性に劣る。
また、この混率が低すぎると、熱固着点が多すぎて、繊維球状体が硬くなりすぎ、クッション材の材料にするには問題がある。また、後から述べるように、熱処理により、非弾性ポリエステル系捲縮合成短繊維が、捲縮発現しながら熱固着点を形成するために、繊維球状体が高密度化し好ましくない。
本発明において、本発明の熱接着性複合繊維と非弾性ポリエステル系捲縮短繊維とを混綿し、後述する方法等で繊維球状体化をおこなう場合には、その繊維球状体表面には、非弾性短繊維や非弾性短繊維の毛羽が多く存在することが好ましい。この短繊維の毛羽が繊維球状体表面の平滑性に寄与し、該繊維球状体の吹き込み性能や、該繊維球状体が吹き込まれたあとのクッションの風合いを非常に良好なものとする。
また特に変形が大きいとき（ここで、特に変形が大きいとは、例えば、もとの中綿の厚みを基準として、50％の厚みになるような変形であることを言う。）には、始めに、隣り合う繊維同士が滑ることに起因する平滑な感触と、エラストマーにより形成された熱固着点の弾力性及び摩擦力の大きくなる感触が加わり、良好な風合いの中綿を製造することができる。
しかも、上記のような、大きな変形が繰り返されても、エラストマーにより形成された熱固着点が変形回復することにより、弾力性が維持されるとともに、耐久性も良好なものとなる。
高弾性繊維球状体の製造方法に際しては、まず、非弾性ポリエステル系捲縮短繊維と、本発明の熱接着性複合短繊維とを所定の混綿比率になるように配合し、均一に十分混綿されるように、ガーネットワイヤーが表面に張られた複数のローラが配設されたカードなどで、開繊と混綿を十分に行い、嵩高混綿塊を得る。
次いで、ブロワーの中に該混綿塊を吹き込み、所定時間乱流攪拌処理を行って、個々の短繊維を分繊・開繊しつつ、これらをを空気の渦流の中で滞留させて球状体化する。
ここで、非弾性ポリエステル系捲縮短繊維と熱接着性複合繊維とが均一に混綿・絡合された嵩高混綿塊が、空気や力学的な力を受けながら、特にその複合短繊維の特性から捲縮が進行しやすく、球状体が早く形成される。
また、この複合繊維の低融点熱可塑性エラストマーの融点以上、該ポリエステル系捲縮短繊維を構成するポリマーの融点未満の温度で熱処理を行い、繊維球状体中に熱固着点を形成することにより、弾力性、耐久性に優れた風合いに優れた繊維球状体が得られる。
また、前記の捲縮率は熱処理を行うことによっても進行するので、該球状体化の作用は一段と奏される。
このような作用を起こさせて繊維が球状体化を進めやすい方法であればいかなる方法を用いて本発明の高弾性球状体を製造してもよい。また、前記したように、非弾性ポリエステル系短繊維表面が平滑性をもち滑り易いほど球状体化がし易くなる。勿論、この球状体化処理の初期から熱風により、繊維球状体化と捲縮発現と低融点ポリマーを溶融させて融着を起こさせることの三者を同時に進める方法や、まず、該球状化の初期は常温で処理し、球状化の核が発生しはじめた時点で熱風を吹き込み、捲縮発現と融着とを起こすようにしたり、完全に球状化した後で、緩い熱風で捲縮発現と融着処理を行う方法など所望に応じ、採ることができる。
特に、非弾性ポリエステル系捲縮短繊維の捲縮発現性が、該複合繊維の捲縮発現性よりも低くく、非弾性ポリエステル系捲縮短繊維が繊維球状体の表面に出ており、且つ、この非弾性ポリエステル系短繊維が平滑表面を持っている態様は、繊維球状体が全体に平滑性を呈し、吹き込みやすく、吹き込まれたクッションの風合いもソフトで良好なものとなるので好ましい。
実施例
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
尚、実施例中の各値は、下記の方法により測定した。
固有粘度
オルトクロロフェノール溶媒中にサンプルを各種濃度［Ｃ］（g/100ml）で溶解させ、溶解している溶液について、35℃で測定した［ηsp（比粘度）/c］を濃度零に外挿した値［η］を固有粘度とした。
融点
DuPont社製  示差走査熱量計1090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。なお、この融解ピークが明確に測定出来ない場合には、微量融点測定装置（柳元製作所製）を用い、3gのサンプルを２枚のカバーグラスの間に挟み込み、ピンセットで軽く押さえながら、昇温速度20℃／分で昇温し、ポリマーの熱変化を観測した。その際、ポリマーが軟化して流動を始めた温度（軟化点）をここでは融点とした。
紡糸時の原糸収缶性
紡糸時に原糸を一旦缶に収納し、次のクリール工程まで運搬し、原糸を多数集束させて延伸機に供給するが、比較例２の原糸収缶量を100％とし、これを基準として、他の複合繊維の原糸収缶量を比較した。
延伸時、糸切れ
原糸を延伸中に一旦延伸機を停止し、第２温水浴内の延伸トウの単糸切れ本数を調べ、比較例２の単糸切れ本数を100％とし、これを基準として、他の複合繊維の糸切れ本数を比較したもの。
押し込み型クリンパー排出性
延伸後のトウを押し込み型クリンパーに供給し、捲縮付与後、クリンパーボックスからのトウの排出状態を目視で判定した。トウがクリンパーボックスから、問題なく自然に排出される場合を極めて良好とし、トウの詰まりはなくクリンパーボックスから排出され運転に支障はないが排出が僅かに不規則になる場合を良好とした。トウが詰まってクリンパーボックスから排出しない場合を不良と判定した。
原糸の膠着防止能
紡糸直後の原糸の膠着状態を目視で判定した。繊維同士が全く膠着しない場合、膠着防止能が極めて大とし、この膠着が少ないがやや存在する場合膠着防止能を大とし、膠着して固い針金状となっている場合、膠着防止能は不良と判定した。
エラストマー／ポリエステル間の界面接着強度
製造品の熱接着性複合繊維50本をランダム抽出し、電子顕微鏡により、その繊維横断面のエラストマー／ポリエステル間の界面剥離状態を目視で評価した。界面剥離を生じていない繊維が５本以内の場合を界面接着強度を大とし、界面剥離を生じている繊維が30本以上の場合を界面接着強度を小とした。
繊維間熱接着力
熱接着性複合繊維と、常法により得られた繊度が14デニール、繊維長が64mm、捲縮数が９個／インチの中空ポリエチレンテレフタレート短繊維とを重量比で30:70の割合で混綿し、カードスライバーを作成し、温度200℃で10分間、熱風循環式乾燥機で熱処理した後、スライバーを20mmの長さに切断し、カット両端を引張試験機に固定し、m/分の速さで切断したときの応力を測定した。比較例２の複合繊維を用いた場合の測定値を100％とし、これを基準として、他の複合繊維の場合と比較した値を示した。
捲縮弾性率
複合繊維の捲縮弾性率をJIS  L1074により測定し比較例２の値を100％として基準とし、他の複合繊維の場合と比較した値を示した。
立体捲縮発現能
複合繊維を開繊し、カードに掛けてウエブ化し、縦横それぞれ10cmにカットし、熱風乾燥機で温度140℃で10分間、フリーな状態で熱処理し、JIS  L1074に準拠し捲縮数を測定した。
開綿工程開繊性
複合繊維を、100gオープナー開綿工程を通過させた場合の未開繊部を分離し、重量測定し、比較例２を100％とし、これを基準として、他の複合繊維の未開繊部の重量を比較した。
カードシリンダー巻付
複合繊維をカード機に掛けたとき、定常状態で運転中に繊維の供給を停止し、供給停止した時から繊維がすべてカード機から排出されたときの繊維重量を測定する。比較例２の複合繊維の測定値を100％とし、これを基準として、他の複合繊維と比較した値を示した。
カードウエブ斑、ネップ
複合繊維をカード機に通し、カード機出口のウエブの状態を目視判定したもの。ウエブ斑やネップがない場合を極めて良好と、少ない場合を良好とし、多い場合を不良とした。
熱処理後の反撥性と耐久性
上述の繊維間熱接着力の測定の際の混綿ウエブを積層し、平板状で、温度200℃で、10分間熱循環式乾燥機で熱処理し、平板状に調整された密度0.035g/cm3、厚さ5cmの繊維構造体を作成し、断面積20cm2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、これを反撥性とし、比較例２の複合繊維を用いた場合の測定値を100％とし、これを基準として、他の複合繊維と比較した値を示した。
この測定後に800g/cm2の荷重で10秒間圧縮したのち除重して、５秒間放置の操作を360回繰り返し、24時間後再び圧縮応力を測定した。
この初期応力に対する繰り返し圧縮後の応力の変化の比率を繊維構造体の耐久性とし、比較例２の複合繊維を用いた場合の値を100％とし、これを基準として、他の複合繊維と比較した値を示した。
熱処理後の硬さ斑
上述の熱処理後反撥性と耐久性の測定の際に作成した繊維構造体の表面を手で触れ、硬さ斑を官能評価した。表面の硬さに斑がない場合を、良とし、斑が多い場合を、不良とした。
実施例１並びに比較例１〜３
テレフタル酸とイソフタル酸とを85/15（モル％）で混合した酸成分とブチレングリコールとを重合し、得られたポリブチレン系テレフタレート45％（重量％）を更にポリブチレングリコール（分子量2000）55％（重量％）と加熱反応させ、ブロック共重合ポリエーテルポリエステルエラストマーを得た。この熱可塑性エラストマーの固有粘度は1.3、融点172℃であった。
この熱可塑性エラストマーと、ポリブチレンテレフタレートとを、第１図の三日月形状部にエラストマーを配すように、面積比で50/50になるように第３図に示すような複合紡糸口金（孔数260ホール）を使用し、紡糸油剤としてリウリルホスフェートカリウム塩を、繊維に対して0.05重量％付与して紡糸し、実施例１の複合繊維とした。この比較例として、第２図の（ａ）〜（ｃ）に示すような繊維断面になるように、（ａ）においてはサイドバイサイド型に複合し、（ｂ）においてはエラストマーが鞘成分となるように配し、（ｃ）においてはエラストマーが偏芯芯鞘型の鞘成分となるように配し、公知の口金で複合紡糸し、これらの複合繊維をおのおの比較例１、２、３とした。これらの未延伸繊維を２段階温水浴で、それぞれ温度を60℃、90℃、延伸倍率を2.5倍、1.2倍として、延伸し、次いでラウリルホスフェートカリウム塩を付与し、押し込み型クリンパーで機械捲縮を付与した後、温度60℃で乾燥し、64mmに切断した。
得られた繊維の物性は、太さが９デニール、油剤の付着率は0.2重量％であった。実施例１の複合繊維の繊維断面周率は35％で、曲率半径比Crは1.2、湾曲比Ｃは1.73、肉厚比Ｄは2.1であった。表１の表にこれらの複合繊維の製綿性複合繊維特性、開綿・カード性、繊維構造体特性についてまとめて示した。
製綿性に関して、比較例２、３では膠着が多いため、原糸収缶性、延伸糸切れが多く、クリンパーボックスからの排出性が悪いが実施例１では、比較例１並びにそれらの特性は良好であった。
複合繊維の特性に関して、比較例２、３では原糸の膠着防止の効果が小さく、多く膠着繊維が発生するので極めて太い繊維を形成しており、マトリックス繊維と混綿して、カードスライバーを熱処理したとき、該複合繊維の構成本数が事実上極めて少なく、繊維構造体としての接着強力は低いものとなる。一方、比較例１と、実施例１では原糸の膠着が少なく、該複合繊維が比較的均一に繊維構造体内部に分散するため接着強力が高くなる。比較例１と実施例１とを比較すると実施例１の方がより高い接着力を示し、良好であった。
複合繊維の捲縮特性に関して、比較例１ではポリエステル（Ｐ）成分が半月形状で扁平に近い断面形状である為と推定されるが捲縮弾性率が低い値を示している。このことが開綿工程での開繊性やカード性について後述の如く悪い影響を及ぼしている。比較例２、３および実施例１についてはほぼ同レベルの捲縮弾性率を示している。
また、比較例２では複合繊維の立体捲縮発現能が全くない。比較例１、２、実施例１は断面異方性があるため捲縮発現性能があるが比較例３では膠着による影響のため、立体捲縮発現能は低い。しかし、比較例１、並びに実施例１では膠着が少ないことと断面的特徴を持つのでで高いレベルの立体捲縮発現能を有する。開綿性、カード性に関して、比較例２、３では、膠着繊維が多いため、開綿しにくく、カード機のシリンダーへの巻付が多く発生し、ウエブの斑や、ネップが多く発生し、好ましくない。比較例１では複合繊維の捲縮弾性率が低いため繊維が束状形態となり開繊しにくく、カードシリンダー捲付が多く、カードウエブの斑やネップか多く好ましくない。
実施例１では膠着繊維が少なく、開綿時の開繊性は良好で、カード機のシリンダー巻付が少なく、ウエブの斑、ネップも少なく、良好であった。
繊維構造体特性に関して、比較例１、２、３では上述の如く、カードウエブの状態が良くなく、接着力が低く、反発性が低いものであり、硬さ斑も大きいものであり、実用上問題となるものであった。
実施例１では、開綿性、カード性共に、良好で、熱処理時の接着力が高く、また同時立体捲縮がより多く発現するため、反撥性、耐久性共に良好で、硬さ斑の少ない、良好な繊維構造体が得られた。
実施例２
実施例１の紡糸油剤と延伸油剤をラウリルホエフェートカリウム塩からポリエステルポリエーテル系ブロック共重合体の分散液に変更する以外は実施例１と同様に処理して複合繊維を得て、各種特性評価を行った。
尚、このとき、ブロック共重合体として、テレフタル酸／イソフタル酸／エチレングリコール／ポリエチレングリコールブロック共重合体（テレフタレート単位：イソフタレート単位＝70:30、テレフタレート単位＋イソフタレート単位：ポリエチレングリコール単位＝5:1、ポリエチレングリコール分子量＝2,000、ブロック共重合体の平均分子量＝10,000）と界面活性剤POE（10モル）ノニルフェニルエーテルサルフェーカリウム塩とを80:20の割合で配合した有効成分10％の水性分散液を使用した。
この結果を表２に示した。
実施例１では、紡糸集束時に膠着気味であったが膠着が全くなくなり、より良好な諸特性が得られた。
このように、非晶性ポリエーテルエステル系ブロック共重合体を複合繊維に付与することにより、膠着防止効果が更に改善された理由としては、以下の様に推察される。即ち、該ブロック共重合体は微細な粒子として分散しており、紡糸時の糸条集束前または集束中に繊維間に介在してコロの役目を果たし、繊維間の摩擦を減らすためと推定される。また該ブロック共重合体を微粒子として、水中に分散しているため複合繊維が、延伸可能な高い温度に加熱されたときでも、膠着現象が認められず、延伸性の向上にも寄付していると推案される。結果を表２に合わせて示す。
実施例３〜８
実施例１において、ポリマーの吐出比、紡糸口金仕様を変更して表３の表に記載の様な繊維断面形状の異なる熱接着性繊維を製造すること以外は実施例１と同様の操作を行いそれらの特性を評価した。
その結果、実施例３〜８の全ての場合において、製綿性に関して述べるならば原糸の膠着は少なく、不織布工程での開繊性、カード通過性は良好であり、熱成形することにより得られた繊維構造体の繊維間における接着力、反撥性、耐久性共に良好であり、硬さ斑の少ない良好な繊維構造体が得られた。
実施例９
実施例１において用いた熱接着性複合繊維と非弾性ポリエステル系捲縮短繊維とを用い、該複合繊維を繊維球状体の重量を基準として30％と、該捲縮短繊維70％とを混綿したのち、ローラーカードに２回通過させて、混綿嵩高綿を得た。
この嵩高綿を、ダクトで結ばれたブロワーと貯綿ボックスを有する装置に投入し、ブロワー内で、空気流による30秒間の撹袢を行って球状化した綿を得た。この後、該球状化綿を貯綿ボックス内に移送し、195℃の温度を有する弱い空気流によって、該球状化綿を撹袢しながら、弾性熱可塑性エラストマーを溶融させて、球状化した綿の内部に熱固着点を形成させ、その後、室温の空気をこの貯綿ボックス内に送り込んで冷却処理を行い、高弾性繊維球状体を得た。
この繊維球状体を顕微鏡を用いて観察したところ、該球状体表面には、非弾性ポリエステル系捲縮短繊維が70％の以上の確率で観察された。また、吹き込み機を用いて、クッション側地内に吹き込んでみたところ、吹き込みのトラブルがなく良好であって、得られたクッションの感触もソフトで弾力性がよく、８万回の圧縮硬さ保持率55％であって、シリコンを表面に付与した綿の35％や、表面にポリエチレンテレフタレートとポリエチレンオキシドのセグメント化ポリマーエマルジョンを付与し固化させた綿をつめたクッション材の32％よりはるかに高かった。
また、圧縮硬さは、2.2kgであって、上記シリコン綿、エマルジョン表面固化綿の0.6kgや0.9kgより高く、2.2kgでありソフトな感触でありながら反撥性が高く良好であった。
比較例４
実施例９において、弾性熱可塑性エラストマーから代えて、テレフタル酸とイソフタル酸とを全酸成分を基準として、モル比で60:40の割合で混合したジカルボン酸成分と、エチレングリコールとジエチレングリコールとを全ジオール成分を基準として、モル比で85:15の割合で混合したグリコール成分とから共重合した低融点のポリエステル系ポリマー（融点110℃、固有粘度0.78）を用いること以外は、実施例９と同様の操作を行って繊維球状体を得た。
ここで得られた繊維球状体は８万回の圧縮テスト後に調べたところ、固着点の剥離破壊が激しく起こっていた。更に、８万回圧縮硬さ保持率は15％と非常に悪く、弾力性が無く、風合いも極めて悪かった。
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産業上の利用可能性
本発明の熱接着性複合繊維は、結晶性のＥ成分を一成分としているが、該複合繊維の製造時に不可避的に生じ、繊維の取り扱い性、工程特性さらに本来の接着性までをも阻害する膠着現象を解消することと、ポリマー間の界面接着強度、本来の接着性能並びに捲縮弾性との共存を達成せしめたものであり、各種クッション材例えば家具、ベッド、詰綿、寝具、座席のクッション、キルティングウエアの中綿、衛生材料・医療等の不織布、衣料用布帛、カーペット、車輌内装材等の原綿として好適に用いることができる。
更に、本発明の熱接着性複合繊維をバインダーとして用いた繊維球状体は、吹き込み特性に優れているので、得られるクッション材や詰め物が嵩高性に優れ、弾力性が高く、風合いもソフトで、圧縮耐久性に優れたクッション材や、枕等の中綿詰め物体として好適に用いることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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