(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリプロピレンよりなる第一成分とポリエチレンよりなる第二成分とからなる分割型複合繊維であって、
前記複合繊維中の第一成分のＱ値（重量平均分子量／数平均分子量の比）が少なくとも５であり、第二成分のＱ値が少なくとも４であり、
複合繊維中の第一成分のＱ値（Ｑ1）と第二成分のＱ値（Ｑ2）との比（Ｑ1／Ｑ2）が少なくとも１．０であることを特徴とする分割型複合繊維。
【請求項２】
前記複合繊維中の第二成分のＱ値が少なくとも４．５である請求項１記載の分割型複合繊維。
【請求項３】
複合繊維の単繊維伸度が２０〜１００％である請求項１または２に記載の分割型複合繊維。
【請求項４】
Ｑ値が５より高いポリプロピレン系ポリマーを第一成分とし、Ｑ値が４より高いポリエチレン系ポリマーを第二成分として分割型複合ノズルを用いて溶融紡糸し、５倍以上に多段延伸して、複合繊維中の第一成分のＱ値（Ｑ1）と第二成分のＱ値（Ｑ2）との比（Ｑ1／Ｑ2）を少なくとも１．０に調整することを特徴とする分割型複合繊維の製造方法。
【請求項５】
多段延伸した後、緊張状態のフィラメントを１００〜１２０℃の雰囲気下で熱処理を施す請求項４記載の分割型複合繊維の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかに記載の分割型複合繊維を分割して得られる繊度０．５dtex以下の極細繊維を含有することを特徴とする極細繊維不織布。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧水流などの物理的手段によって容易に割繊が可能であり、安価に製造が可能である分割型複合繊維に関するものであり、衛生材料、フィルター、ワイパー、電池セパレータなどに好適な極細繊維不織布に関する。
【０００２】
【従来の技術】
元来、ポリオレフィン系ポリマー同士など同族系ポリマー同士を組み合わせた分割型複合繊維は、相溶性がよいため、非相溶性のポリマーの組み合わせた分割型複合繊維に比べ、分割性に劣っている。これを解消するため、分割性を向上させようとする様々な試みがなされている。例えば、本出願人において、特公平６−６３１２９号公報には、ロックウェル硬度が６０以上からなるポリオレフィン系ポリマー同士からなるポリオレフィン系分割型複合繊維を提案し、特開平４−２８９２２２号公報には、少なくとも１成分にオルガノポリシロキサンなどからなる溶融紡糸温度では液相となる耐熱性化合物を混合したポリオレフィン系分割型複合繊維を提案している。また、特開平８−３１１７１７号公報には、少なくとも１成分に親水成分を混合したポリオレフィン系分割型複合繊維が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ポリオレフィン系分割型複合繊維においても分割性は十分とはいえず、特開平４−２８９２２２号公報および特開平８−３１１７１７号公報では、第三成分を混合するため、工程性に劣るだけでなく、不経済である。
したがって、高圧水流などの物理的手段によって容易に割繊が可能であり、安価に製造が可能であるポリオレフィン系分割型複合繊維が得られていないのが実情である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、分割型複合フィラメントを高倍率で延伸し、得られたポリプロピレンのＱ値を所望の数値以上とすることにより、高度に分割することを見いだした。すなわち、本発明の分割型複合繊維は、ポリプロピレンよりなる第一成分とポリエチレンよりなる第二成分とからなる分割型複合繊維であって、前記複合繊維中の第一成分のＱ値（重量平均分子量／数平均分子量の比）が少なくとも５であり、第二成分のＱ値が少なくとも４であり、複合繊維中の第一成分のＱ値（Ｑ1）と第二成分のＱ値（Ｑ2）との比（Ｑ1／Ｑ2）が少なくとも１．０であることを特徴とする。
【０００５】
前記分割型複合繊維中の第二成分のＱ値が少なくとも４．５であることが望ましい。さらに、複合繊維の単繊維伸度が２０〜１００％であることが望ましい。
【０００６】
本発明の分割型複合繊維は、Ｑ値が５より高いポリプロピレン系ポリマーを第一成分とし、Ｑ値が４より高いポリエチレン系ポリマーを第二成分として分割型複合ノズルを用いて溶融紡糸し、５倍以上に多段延伸して、複合繊維中の第一成分のＱ値（Ｑ1）と第二成分のＱ値（Ｑ2）との比（Ｑ1／Ｑ2）を少なくとも１．０に調整することにより製造できる。さらに、前記多段延伸した後、１００〜１２０℃の緊張雰囲気下で熱処理を施すことが望ましい。
【０００７】
そして、前記分割型複合繊維を分割して得られる繊度０．５dtex以下の極細繊維を含有する極細繊維不織布は、衛生材料、フィルター、ワイパー、電池セパレータなどに好適である。
以下、本発明の内容を説明する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の分割型複合繊維は、ポリプロピレンよりなる第一成分とポリエチレンよりなる第二成分とからなり、繊維断面において構成成分のうち少なくとも１成分が２個以上に区分し、構成成分の少なくとも一部が繊維表面に露出し、その露出部分が繊維の長さ方向に連続的に形成されている構造を有する。図１〜図３に本発明の分割型複合繊維の繊維断面の一例を示す。符号１がポリプロピレンよりなる第一成分、符号２がポリエチレンよりなる第二成分である。また、繊維断面形状は、円形、楕円形、異形断面のいずれであってもよい。そして、１つの構成成分の繊維表面に露出している部分は、全繊維表面に対して５〜９５％であることが好ましい。上記範囲から外れると、高圧水流などの物理的手段を用いても高度な分割性が得られないからである。また、分割数は、工程性および分割性の面から考慮すると４〜２４分割が好適であり、１成分の全体に対する複合比（体積比）は、繊維の分割性および工程性の面から３０〜７０％が好ましく、特に４０〜６０％が好適である。
【０００９】
そして、本発明に用いられる第一成分のポリプロピレンは、紡糸、延伸後の製品時でのＱ値（重量平均分子量／数平均分子量の比）が少なくとも５となるポリマーが用いられる。より好ましいＱ値は、少なくとも５．５である。ポリプロピレンのＱ値は、溶融紡糸前のポリマーのＱ値に比べ、製品時に若干低くなる傾向にあるので５より若干Ｑ値の高いポリマーを選択し、調整するとよい。また、Ｑ値が少なくとも５となるように、Ｑ値の異なるポリマーを混合してもよい。そして、ポリプロピレンのＱ値が５未満であると、第二成分であるポリエチレンに比べ延伸性に劣るので２成分間の延伸性が不均一となり、ひいては高度な分割性を有する繊維が得られないからである。
【００１０】
また、ポリプロピレンのメルトフローレート（ＭＦＲ：ＪＩＳ−Ｋ−７２１０、２３０℃）は、１０〜４０g/10minであることが好ましい。ＭＦＲが１０g/10min未満であると、樹脂の流動性、紡糸時の延展性が悪くなり、細繊度の繊維を紡糸し難くなり、４０g/10minを超えると、紡糸が不安定となるだけでなく、得られた繊維自体もコシが弱く、カード等の工程性も悪いからである。
【００１１】
本発明に用いられる第二成分のポリエチレンは、できるだけ第一成分のポリプロピレンのＱ値（以下、Ｑ1）に近いＱ値（以下、Ｑ2）を得るように調整するとよく、Ｑ2は少なくとも４であることが好ましい。より好ましくは少なくとも４．５である。ポリエチレンのＱ値も、溶融紡糸前のポリマーのＱ値に比べ、製品のＱ値は低くなる傾向にあるが、その減少の割合はポリプロピレンより大きいことを留意して４より高いＱ値のポリマーを選択し、調整するとよい。また、Ｑ値が少なくとも４となるように、Ｑ値の異なるポリマーを混合してもよい。そして、第一成分のＱ値（以下、Ｑ1）と第二成分のＱ値（以下、Ｑ2）との比（Ｑ1／Ｑ2）が少なくとも１．０であるように調整することが好ましい。より好ましくは、１．１〜２．０である。Ｑ1／Ｑ2が１．０未満であると、２成分間の延伸性が不均一となり、高度な分割性を有する繊維が得られないからである。
【００１２】
前記ポリマーを用い、本発明の分割型複合繊維は以下のように製造することができる。公知の溶融紡糸機に所定の繊維断面を得る分割型複合ノズルを装着し、引取速度１００〜１０００m/min、かつドラフト率のあまり高くない条件下で、１成分の繊維表面に露出している部分が全繊維表面に対して５〜９５％となるように、２成分の溶融粘度を調整し溶融紡糸される。このとき、得られた紡糸フィラメントの繊度は、４〜１２dtexであることが好ましい。紡糸フィラメントの繊度が４dtex未満であると、紡糸工程での糸切れが生じ易くなり、繊度が１２dtexを超えると、分割後の繊維の繊度が大きくなり、通常の繊度を持つ繊維を用いた不織布と大差がないからである。そして、本発明においては、分割型複合繊維の分割後の繊度が０．５dtex以下になるように調整することが好ましい。より好ましい分割後の繊度は、０．１〜０．３dtexである。分割後の繊度が０．５dtexを超えると、分割型複合繊維を分割させたときに発現する異形断面を有する極細繊維独特の緻密さ、風合い、強力、機能性が損なわれるからである。
【００１３】
前記紡糸フィラメントは、公知の延伸機を用いて延伸処理されるが、本発明においては特に、延伸温度８０〜１２０℃の温水あるいは蒸気中で延伸させることが好ましい。延伸温度が８０℃未満であると、延伸性が不十分であり、分割性に優れた分割型複合繊維を得ることができず、延伸温度が１２０℃を超えると、繊維の融着が起こり易く、不織布にしたときの地合斑となる。また、加熱空気や熱ロールなどを用いる乾式延伸は、繊維の融着が起こり易い点で好ましくない。さらに、延伸方法も一度に所定の延伸倍率まで延伸する一段延伸よりも、二段延伸以上の多段延伸にて徐々に紡糸フィラメントを延伸することが、均質に紡糸フィラメントを引き伸ばすことができ、分子配向による結晶化が促進される点で好ましい。特に、多段延伸（ｎ回に分けて延伸した）の場合、１段目〜ｎ段目にかけて徐々に延伸倍率を高めて延伸すると、第一成分のポリプロピレンの結晶性が向上し、分割性に優れた分割型複合繊維を得ることができる。延伸倍率においては、５倍以上の延伸することが好ましい。より好ましくは、６倍以上である。延伸倍率が５倍未満であると、第一成分の分子配向による結晶化が低く、十分な分割性が得られないからである。例えば、２段延伸であれば、１段目を１．５〜３倍延伸し、２段目を２〜６倍延伸して、全体として延伸倍率６倍以上とすることができる。
【００１４】
次いで、延伸されたフィラメントは、緊張状態を保ったままの状態で、１００〜１２０℃に加熱された熱水、蒸気、乾熱などの雰囲気下で熱処理すると、特に第一成分のポリプロピレンの結晶化が促進されて、分割性が向上する点で好ましい。ここでいう緊張状態とは、おおよそ１．１〜１．２倍でフィラメントが引き揃えられた状態のことをいう。熱処理温度が１００℃未満であると、その効果は大差がなく、１２０℃を超えると、繊維の融着が起こり易くなり好ましくない。そして、上記熱処理は、繊維処理剤付与前あるいは後のいずれであってもよく、その後必要に応じて捲縮付与、乾燥処理され、所定の繊維長に切断されて分割型複合繊維を得る。このようにして得られた分割型複合繊維の繊度は、０．５〜４dtexであることが好ましく、より好ましくは、繊度０．８〜２dtexである。
【００１５】
このようにして、複合繊維中の第一成分のＱ値（重量平均分子量／数平均分子量の比）が少なくとも５とすることにより、分割性に優れ、安価に製造が可能である分割型複合繊維を得ることができる。また、繊維製造工程において、延伸倍率を高くして２成分の結晶化を高めることにより、分割性がさらに向上する。前記分割型複合繊維において複合形態で２成分の結晶化度を測定することは困難であるため、単繊維伸度、単繊維強度、単繊維ヤング率の数値で代用すると、得られた分割型複合繊維の単繊維伸度は、２０〜１００％であることが好ましい。より好ましくは、２５〜７０％であり、さらに好ましくは２５〜５０％である。単繊維伸度が２０％未満であると、延伸工程での単糸切れによるロールへの巻き付きが発生しやすい傾向にあり、単繊維伸度が１００％を超えると、第一成分の分子配向による結晶化が不十分であり、後述する高圧水流処理などによる衝撃力では、十分に分割できないからである。また、得られた分割型複合繊維の単繊維強度は、３cN/dtex以上であることが好ましい。より好ましくは、４．５cN/dtex以上である。単繊維強度が３cN/dtex以上であると、分割性が向上する点で好ましい。さらに、得られた分割型複合繊維の単繊維ヤング率は、２０００N/mm2以上であることが好ましい。より好ましくは、２５００N/mm2以上である。単繊維ヤング率が２０００N/mm2以上であると、分割性が向上する点で好ましい。
【００１６】
得られた分割性複合繊維は、主として不織布に利用され、その繊維ウェブ形態も特に限定はされず、例えば、カード法により形成されたカードウェブ、エアレイ法により形成されたエアレイウェブ、湿式抄紙法により形成された湿式抄紙ウェブ、スパンボンド法により形成されたスパンボンドウェブなどが挙げられる。繊維ウェブの目付も特に限定されないが、１０〜１００g/m2とすると後述する高圧水流処理により、本発明の分割型複合繊維を容易に分割させるとともに交絡させることができ、好ましい。
【００１７】
本発明の分割型複合繊維を高度に分割させるには、公知の高圧水流処理法を用いることが好ましい。高圧水流処理は、孔径０．０５〜０．５mmのオリフィスが０．５〜１．５mmの間隔で設けられたノズルから、水圧３〜２０MPaの柱状水流を不織布の表裏にそれぞれ１回以上噴射するとよいが、本発明の分割型複合繊維であれば、水圧３〜８MPaという従来の分割型複合繊維では十分に分割し得なかった低圧下でも分割が可能である。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例にて本発明をさらに詳しく説明する。なお、各ポリマーおよび複合繊維中の各成分のＱ値、メルトフローレート、単繊維強伸度、単繊維ヤング率、不織布の引張強力、破断伸度および分割率は、以下の方法で測定した。
【００１９】
［Ｑ値］
クロス分別カラムクロマトグラフィー測定法を用いる。まず、繊維４mgをｏ−ジクロロベンゼン１mlに溶解してサンプル溶液を調製し、サンプル溶液を１４０℃でＴＲＥＦカラムへ０．４ml注入し、溶出する。そして、得られた１４０℃溶出分をゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー（ＧＰＣ）、ＦＴ−ＩＲ分析を行い、各分子量における２成分の比率を求め、ＧＰＣカーブフィッティングにより各々の成分の重量平均分子量／数平均分子量の比（Ｑ値）を算出した。
【００２０】
［メルトフローレート］
ＪＩＳ−Ｋ−７２１０に準じ、２３０℃、荷加重２．１６９kgで測定した。
【００２１】
［単繊維強力、単繊維伸度］
ＪＩＳ−Ｌ−１０１５に準じ、引張試験機を用いて、試料のつかみ間隔を２０mmとしたときの荷重値および伸びを測定し、それぞれ単繊維強力および単繊維伸度とした。
【００２２】
［単繊維ヤング率］
ＪＩＳ−Ｌ−１０１５に準じ、上記方法で試験を行い、荷重−伸長曲線から初期引張抵抗度Ｐ（cN/dtex）を求め、次式により算出した値を単繊維ヤング率とした。ただし、ρは繊維密度（g/cm3）とした。
単繊維ヤング率（N/mm2）＝１０００×Ｐ×ρ
【００２３】
［不織布の引張強力、破断伸度］
ＪＩＳ−Ｌ−１０９６に準じ、幅５cm、長さ１５cmの試料片をつかみ間隔１０cmで把持し、定速伸長型引張試験機を用いて引張速度３０cm／分で伸長し、切断時の荷重値および伸び率を引張強力、破断伸度とした。
【００２４】
［分割率］
不織布の断面を束ねて空間の生じないようにし、電子顕微鏡にて１０００倍に拡大して任意に３箇所撮影し、撮影写真の分割している繊維の面積比率にて分割率を算出した。
【００２５】
［実施例１］
第一成分を融点が１６８℃、Ｑ値が６．０、ＭＦＲ２３のポリプロピレンポリマー（日本ポリケム（株）製：商品名ＳＡ０３Ａ）とし、第二成分を融点が１３８℃、Ｑ値が６．０、ＭＩ（ＪＩＳ−Ｋ−７２１０、１９０℃、荷加重２．１６９kg）が１２のポリエチレンポリマー（日本ポリケム（株）製：商品名ＨＥ４８２）として、２成分の複合比（容積比）を５０／５０で、分割型複合ノズルを用いて、引取速度５００m/minで溶融紡糸し、繊度１０dtex、図１に示すような歯車型の断面を持つ８分割型複合繊維を得た。次いで、紡糸フィラメントを９５℃の温水中で１段目２．０倍、２段目４．３５倍の湿式二段延伸を行い、緊張状態で１１０℃で蒸気加熱処理を行い、繊維処理剤を繊維質量に対して０．３mass％付着させ、繊維長６mmに切断して、繊度１．５dtexの分割型複合繊維を得た。
【００２６】
そして、上記で得られた分割型複合繊維を９７mass％、繊度１．１dtex、繊維長３mmのビニロン繊維（（株）クラレ製）をバインダーとして３mass％の割合で混合し、スラリーを調整し、湿式抄紙法により目付６０g/m2の湿式抄造ウェブを作製した。次に、得られた湿式不織布の表裏面に８MPaの高圧柱状流を噴射して、分割型複合繊維を分割させるとともに繊維間を交絡させて、１００℃で乾燥とともに繊維間を熱接着させ、湿式不織布となした。得られた不織布の分割率は９５％であった。
【００２７】
［実施例２］
緊張状態で蒸気加熱処理を行わなかった以外は、実施例１と同様にして分割型複合繊維および湿式不織布を得た。得られた不織布の分割率は８５％であった。
【００２８】
［実施例３］
第二成分を融点が１３８℃、Ｑ値が５．０、ＭＩが２０のポリエチレンポリマー（日本ポリケム（株）製：商品名ＨＥ４９０）を用いた以外は、実施例２と同様にして分割型複合繊維および湿式不織布を得た。得られた不織布の分割率は８５％であった。
【００２９】
［実施例４］
第二成分として、実施例３のポリエチレンポリマーを４０mass％、融点が１３８℃、Ｑ値が６．０、ＭＩが６のポリエチレンポリマー（日本ポリケム（株）製：商品名ＨＪ５６０）を６０mass％の混合ポリマーとした以外は、実施例２と同様にして分割型複合繊維および湿式不織布を得た。得られた不織布の分割率は８５％であった。
【００３０】
［実施例５］
実施例１の紡糸フィラメントを９５℃の温水中で１段目１．９倍、２段目３．０倍の湿式二段延伸を行った以外は、実施例２と同様の方法で分割型複合繊維およびこれを用いた湿式不織布を得た。得られた不織布の分割率は７０％であった。
【００３１】
［比較例１］
第一成分を融点が１６８℃、Ｑ値が４．４、ＭＦＲが３０のポリプロピレンポリマー（日本ポリケム（株）製：商品名ＳＡ０３Ｂ）とし、第二成分を実施例１のポリエチレンポリマーとして、２成分の複合比（容積比）を５０／５０で、分割型複合ノズルを用いて、引取速度５００m/minで溶融紡糸し、繊度１０dtex、図１に示すような歯車型の断面を持つ８分割型複合繊維を得た。次いで、紡糸フィラメントを９５℃の温水中で延伸倍率６倍で湿式一段延伸を行い、繊維処理剤を０．３mass％付着させ、繊維長６mmに切断して、繊度２dtexの分割型複合繊維を得た。そして、得られた分割型複合繊維は実施例１と同様の方法で湿式不織布となした。得られた不織布の分割率は２０％であった。
【００３２】
［比較例２］
紡糸フィラメントを９５℃の温水中で１段目２．０倍、２段目３．４倍で湿式二段延伸した以外は、比較例１と同様の方法で繊度１．８dtexの分割型複合繊維およびこれを用いた湿式不織布を得た。得られた不織布の分割率は４０％であった。
【００３３】
［比較例３］
湿式二段延伸後、緊張状態で１１０℃で蒸気加熱処理を行った以外は、比較例２と同様の方法で分割型複合繊維およびこれを用いた湿式不織布を得た。得られた不織布の分割率は２０％であった。さらに、湿式不織布を実施例２と同様の方法で水流交絡処理を施し、交絡不織布を得た。得られた不織布の分割率は５０％であった。
上記実施例１〜５、比較例１〜３の諸物性を表１に示す。
【００３４】
【表１】
0003774114.tif 000002
【００３５】
実施例１〜５において、実施例５は延伸倍率を５．７倍としたため水圧８MPaの低圧下において分割率が７０％であったが、実施例１〜４では、水圧８MPaの低圧下においても８５％以上の高度に分割していた。前記不織布をワイパーとして用いたとき、細かい塵や手垢、指紋まできれいに拭き取ることができた。一方、比較例１〜３は、湿式二段延伸あるいは蒸気加熱処理を組み合わせることにより分割性が若干向上するものの、分割率が５０％以下と低く、極細繊維独特の風合いを有しておらず、ワイパーとして用いても、汚れを十分に拭き取ることはできなかった。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の分割型複合繊維は、第一成分のポリプロピレンのＱ値を少なくとも５とすることにより、高圧水流などの物理的手段によって容易に割繊が可能であり、安価に製造が可能である。また、複合繊維中の第一成分のＱ値（Ｑ1）と第二成分のポリエチレンのＱ値（Ｑ2）との比（Ｑ1／Ｑ2）を少なくとも１．０とすることにより、２成分間の延伸性の均一性が増し、より高度な分割性を有する繊維が得られる。
そして、本発明の分割型複合繊維を用いた極細繊維不織布は、極細繊維独特の緻密さ、風合い、嵩高性、強力、機能性に優れており、衛生材料、フィルター、ワイパー、電池セパレータなどに好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の分割型複合繊維の繊維断面の一例を示す。
【図２】本発明の分割型複合繊維の繊維断面の別の一例を示す。
【図３】本発明の分割型複合繊維の繊維断面の別の一例を示す。
【符号の説明】
１．第一成分
２．第二成分
【図１】
0003774114.tif 000003
【図２】
0003774114.tif 000004
【図３】
0003774114.tif 000005