JP3134945B2 - 熱接着剤性複合繊維 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐熱耐久性、嵩高性、
弾力性、快適性、安全性の優れたクッション材用途等に
特に有用な熱接着剤性複合繊維に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱接着剤性複合繊維としてポリエステル
系非エラストマー低融点ポリマーをシース部にしたもの
が公知であるが、これをクッション材に適用すると耐熱
耐久性が著しく劣るものとなる。とくに、ポリエステル
の酸成分としてイソフタル酸を含有するものは、その傾
向が大きい。かくして、その改良としてコア成分を中空
化したもの（特開昭６２−２９９５１４号公報、特開昭
６３−２６４９１５号公報等）が提案されているが、嵩
高とはなるものの、耐熱耐久性は不十分である。また、
接着成分が、硬いため、適度な弾力性は、母材の巻縮で
コントロールする必要から、室温における使用において
も捲縮のへたりを促進し、更には、接着点の破壊を促進
するため、弾力性の持続が難かしい等の問題がある。軽
さの面から、オレフィン系の熱接着剤性複合繊維が公知
であり、それらも中空化されたものまで提案されてい
る。が、オレフィン系はガラス転移温度が低く、塑性変
形し易いため耐熱耐久性が極めて悪い。また透湿、透水
性に欠けるので快適性に欠ける。安全性の面からは、燃
焼ガスの有毒性（毒性指数）もポリエステル系のものが
オレフィン系と同等に低い毒性を有しており好ましいも
のである。さらに、オレフィン系は、自己酸化し易く、
蓄熱が起こる条件に長時間曝すと、分解して発火する危
険があり、ポリエステル系に勝るものではない。ポリエ
ステルエラストマー系繊維は、特開昭６３−６１１０号
公報などで公知である。が、クッション材用に適するも
のはなく、厚みの無い不織布用途が知られているに過ぎ
ない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決し、耐熱耐久性、嵩高性、弾力性、安全性、快適
性の優れたクッション材用途等に適した熱接着剤性複合
繊維を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために次の手段をとるものである。すなわち、本
発明は、シース成分が融点１５０℃以上２００℃以下の
ポリエステル系エラストマー、コア成分が融点２２０℃
以上のポリエステルからなり、かつコア部がサイドバイ
サイド複合型又は偏芯中空型をなし、２段延伸された後
に熱セットされて７０℃での初期引張り抵抗度が１０ｇ
／デニール以上であり、巻縮形態が波型立体巻縮である
ことを特徴とする熱接着剤性複合繊維である。

【０００５】以下に、本発明を詳細に説明する。本発明
のポリエステル系エラストマーとしては、ポリエーテル
系共重合エラストマーが好ましい。更に詳しくは、芳香
族ジカルボン酸、脂肪族ジオール、及びポリ（アルキレ
ンオキシド）グリコールから得られるエラストマーがあ
るが、テレフタル酸、１、４ブタンジオール、及び数平
均分子量が約３００〜６０００のポリ（アルキレンオキ
シド）グリコールからなるエラストマーが好ましい。必
要によりテレフタル酸以外のジカルボン酸および１、４
ブタンジオール以外の低分子量ジオールの一方もしくは
双方を加えることができる。上記テレフタル酸以外のジ
カルボン酸としては、イソフタル酸、フタル酸、アジピ
ン酸、セバチン酸などが例示され、１、４ジオール以外
のジオール成分としては、エチレングリコール、トリメ
チレングリコール、ペンタメチレングリコールなどが例
示できる。更に、ポリ（アルキレンオキシド）グリコー
ルとしては、ポリ（テトラメチレンオキシド）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）グリコールなどが例示
でき、特に好ましくは、ポリ（テトラメチレンオキシ
ド）グリコールが好ましい。本発明に用いる特に好まし
いポリエステルポリエーテル系共重合エラストマーとし
て、特公昭５３−１９６３８号公報、特公昭５５−２７
６９７号公報等に記載されるポリブチレンテレフタレー
トとポリテトラメチレンオキシドグリコールを主成分と
する共重合ポリエステルが挙げられる。その他の添加材
としては、燃焼時に有毒ガスを発生しない、加水分解を
促進しない、弾力性を損なわない範囲で各種共重合成分
や架橋剤、接着剤、耐光剤、艶消し剤などの第三成分と
して添加できる。

【０００６】本発明のコア成分を形成するポリエステル
とは、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、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタ
レート、ポリエチレンナフタレート、及びそれらの共重
合ポリエステル等が例示できる。また、第３成分として
燃焼時に有毒ガスを発生しない、加水分解を促進しな
い、６０℃以下で塑性変形を起こしにくい等の各種共重
合成分や着色剤、耐光剤、艶消し剤などを添加できる。

【０００７】本発明の繊維は熱接着繊維のため、シース
・コア構造を必要とし、シース部が母材と接触した部分
が溶融したシース成分で接着接合される。接着成分とな
るシース成分は、ポリエステル系エラストマーである。
非エラストマーでは、クッション材としたときの圧縮荷
重が母材の巻縮で支えられる応力を越えた場合、接着点
の変形が起こり、接着点は、塑性変形して構造が元には
戻らなくなるため、著しいへたりを生じる。が、エラス
トマーでは、弾性回復により構造が元にもどるため、へ
たりを生じにくい。そのような代表的組成物として、ポ
リウレタンが良く知られている。が、燃焼時発生する燃
焼ガスに毒性の強いシアンガスなどを多く発生するた
め、火災時中毒死する事故がおこっている。本発明で
は、シース部をポリエステルエラストマー、コア部もポ
リエステルとする構成の為、燃焼時発生する燃焼ガスの
毒性は低く、従って、火災時中毒死する事故が起きにく
い。この点で特に限られたスペースで多くの人が入って
る車両用に使用しても、安全性に優れるといえる。本発
明の繊維は、シース成分とコア成分の接着性が良い組成
を選択する必要がある。接着性の良くない組成の組合せ
では、シース部を溶融させ接着するとき、溶融した接着
成分がコア部を伝わって繊維との交点で玉状にならずに
雨だれ状に落ちて接着点の斑を発生し、かつ接着点が減
るためか、結果として、クッション材としたときの弾力
性が低下し、耐熱耐久性も劣る。原因は、接着点への荷
重負荷が大きくなるためと推測される。このことは、母
材を使う場合は、母材も接着成分と接着性の良い組成を
選択することが好ましい。

【０００８】シース成分の融点は、１５０℃以上２００
℃以下である。１５０℃以下では、７０℃での塑性変形
が著しくなり、耐熱耐久性に劣るので好ましくない。さ
らに、製造上からもより好ましくない特性が付加され
る。即ち、コア成分の融点との差が大きくなり、紡糸時
の溶融粘度差が著しくなり分配不良を発生し、かつ、接
着成分の熱分解も著しくなり、接着力およびクッション
材としたときの荷重下での耐久性が劣る。また、繊維同
士の融着を防止するため、低い温度で延伸せざるをえ
ず、そのため、コア成分の巻縮堅牢性や熱安定性が劣
り、クッション材としたときの耐熱抗へたり性が劣り好
ましくない。２００℃以上では、通常融点が高くなる
と、流動性が良くなり交点を充分融液が囲むようにする
には、融点より加熱温度を２０℃以上、好ましくは、３
０℃以上高くする必要があり、２２０℃以上の温度で熱
処理すると、コア成分及び母材（例えばポリエチレンテ
レフタレートを使う場合）の熱安定性が低下し、クッシ
ョン材としたときの耐熱抗へたり性が劣り好ましくな
い。さらには、ポリエーテル系エラストマーは、ポリ
（アルキレンオキシド）グリコールを多く含むため、空
気中長時間２２０℃以上の温度に曝すと熱分解による酸
化劣化が起こるので、クッション材としたときの耐熱耐
久性が劣り好ましくない。さらには、製造上からも従来
公知のクッション材製造装置を使う際、極めて合理的な
熱融着装置のエネルギー効率（通常２２０℃まで）が低
下する問題もでる。

【０００９】本発明繊維のコア部は、ポリエステルとす
ることで燃焼時の燃焼ガスの毒性を低くすること、カー
デイング時、シース部のゴム弾性を抑え開繊をスムーズ
にすること、上述の補強作用を出せる事、母材に汎用素
材のポリエステル繊維を使っても接着性が良好で接着点
の耐久性が良いことなどを例示できる。コア部を形成す
る素材として、結晶化し易いもの、融点が２３０℃以上
の耐熱性の良いものが好ましく、例えばポリエチレンテ
レフタレートなどが例示できる。

【００１０】本発明の巻縮形態は、波型立体巻縮であ
る。好ましい巻縮形態は、反転波型立体巻縮であるが、
ラセン巻縮との混在でもよい。機械巻縮を有する熱接着
性複合繊維では、嵩高性、弾力性が劣り好ましくない。
この理由は、機械巻縮では、カードウエッブにしたとき
の嵩が低く、それを熱接着させても嵩は高くならないか
らである。波型立体巻縮の場合は、カードウエッブにし
たときの嵩が高く、それを熱接着する際、圧縮して所望
の厚みにすることで、接着成分にエラストマーを用いる
ことの相乗効果も出て、著しく弾力性が向上する。本発
明繊維の好ましい巻縮数は、５〜２０個／ｉｎ、巻縮度
は、１０〜３０％であり、カード開繊で斑を発生しにく
いので好ましい。しかして、巻縮数と巻縮度により風合
いが変わる。比較的細かい波型立体巻縮は、抗圧縮性を
示し、クッション性を向上させるので、所望の風合いを
そのバランスで設定するのが好ましい。

【００１１】本発明繊維の７０℃での初期引張り抵抗度
は、１０ｇ／デニール以上である。室温の初期引張り抵
抗度が高くても７０℃での初期引張り抵抗度が１０ｇ／
デニール未満では、クッション材としたときの耐熱耐久
性が劣る。耐熱耐久性は、７０℃での初期引張り抵抗度
が高い程よくなり、とくに好ましい範囲は、２０ｇ／デ
ニール以上である。此の効果は、コア部の補強作用を示
すものと考えられる。従って、シース部の融点とも深く
関わり、出来るだけ高い温度で（本発明では、１４５℃
以上で）延伸熱セットする。本発明繊維のシース／コア
比は、８０〜２０／２０〜８０重量％が好ましい。シー
ス部が２０重量％未満では、接着機能が低下するので好
ましくない。また、８０重量％をこえると、コア部とし
ての補強効果が少なくなり、開繊時に繊維が伸長応力で
伸ばされ、応力が解放されると縮み、開繊斑を起こした
り、ウエッブ形成が困難になることがある。更に、クッ
ション材としたときのコア部の補強作用も低くなり、耐
久性が低下するなど問題があり、好ましくない。好まし
い範囲は、６０〜４０／４０〜６０重量％である。本発
明繊維の断面形状は、立体巻縮を発現させるために、コ
ア部がサイドバイサイドとなり中空部を有するものや、
コア部が偏芯中空部を有するもの、及び異形断面で断面
２次モーメントが高くなり、接着成分を効率よく使える
形状のものである。本発明繊維の好ましいデニールは、
１デニール未満では、通常のローラーカードでの開繊が
困難となるし、１５デニールをこえると、繊維本数が減
少するため、接着点の減少により、硬さ保持性が低下す
るので１デニール以上１５デニール以下、より好ましい
デニールは、２デニール以上、１０デニール以下であ
る。本発明の繊維の好ましいカット長は、３０mm以下で
は、通常のローラーカードでの開繊時落綿が多くなり、
１５０mmをこえると、開繊しにくくなるので、３０〜１
５０mmが好ましい。

【００１２】以下に本発明繊維の製造法の１例を示す。
従来公知の複合紡糸法、例えば特開昭６２−２９９５１
４号公報等の方法で未延伸糸を得ることができる。コア
成分にポリエチレンテレフタレート、シース成分にポリ
ブチレンテレフタレート／ポリテトラメチレンオキシド
グリコールブロック共重合体を用いるとする。常法によ
り各成分を別々にエクストルーダーから押出し紡糸ヘッ
ド内でシース成分がコア成分を包むように合流させ、オ
リフィス孔より紡出させる。このときの紡糸温度は、ポ
リエチレンテレフタレートが溶融してメルトフラクチャ
ーを発生しない温度で共重合体の分解を抑える温度とし
て、２８０℃以上、２９０℃以下が好ましい。又シース
成分が流入するスリット部のクリアランスを出来るだけ
狭く（例えば０．２mm）して、合流部の圧力差が５０kg
／cm²以下、好ましくは１０kg／cm²以下となるようシー
ス成分の低い溶融粘度とコア成分の高い溶融粘度とのバ
ランスをとり、分配不良を防止するのが好ましい。より
好ましくは、シース成分の圧力がコア成分の圧力より１
０〜５０kg／cm² 高くなるようにする。オリフィスの形
状は、丸型、Ｃ型、錨型などが使える。コア部をサイド
バイサイド型にする方法で合流させ、オリフィス合流点
前で、通常のサイドバイサイド型にする方法で合流さ
せ、オリフィス背面でシース成分を包むように合流さ
せ、例えば、Ｃ型オリフィス孔より紡出させる。かくし
て得られた未延伸糸は、次いで一旦引取り、又は連続し
て延伸する。本発明では、２段延伸によりシース部の融
点より５℃〜１０℃低い温度で延伸熱セットする。融点
１９８℃ポリブチレンテレフタレート／ポリテトラメチ
レンオキシドグリコールブロック共重合体では、一段目
８０℃で破断延伸倍率の７０〜８０％の延伸倍率で延伸
し、次いで糸温度が１９０℃で破断延伸倍率の９５％以
上９９％以下で延伸熱セットする。滞在時間は、コア成
分の結晶化を良くするため０．０２秒以上とするのが好
ましい。シース成分の融点−５℃より高い温度で延伸す
ると融着する。また１段延伸のみ（充分配向結晶化しな
い場合）で高温延伸する場合も融着を発生する。次い
で、機械巻縮を付与し、トウ状でリラックス熱処理し、
立体巻縮を発現させ、切断してステープルとするか、ま
たは、先に所望の長さに切断してからリラックス熱処理
して立体巻縮を発現させステープルとする。かくして得
られたステープルは、母材と混繊され、又は本発明繊維
１００％をカードで開繊積層され、所望の厚みに拘束熱
融着させ、クッション材として成形される。得られたク
ッション材は、本発明の繊維が使われているため、耐熱
耐久性、嵩高性、弾力性、快適性、安全性の優れてい
る。

【００１３】

【実施例】

実施例１〜６、比較例１〜７ シース成分としてポリブチレンテリフタレート（ＰＢ
Ｔ）及び分子量１０００のポリテトラメチレンオキシド
グリコール（ＰＴＭＧ）の組成比を変更して、融点が１
３０〜２２０℃のブロック共重合体エラストマーペレッ
トを作成した。コア成分として、融点２６５℃、固有粘
度（ＩＶ）０．６３のポリエチレンテレフタレート（Ｐ
ＥＴ）と固有粘度０．５６のポリエチレンテレフタレー
トとを用い（重量比：５０／５０）、２８３℃にて、Ｃ
型オリフィスより、延伸糸で６デニールとなるよう吐出
量を調整して紡出し、１８００ｍ／分で引取り未延伸糸
を得た。コア成分として、融点２６５℃、固有粘度０．
６３のポリエチレンテレフタレートのみ、固有粘度０．
８０のポリブチレンテリフタレートのみ、及び、後述す
る、融点が１９５℃の共重合体ポリエステルのみを用
い、中空偏芯シースコア糸とするため、コア部の中心を
オリフィスの中心よりずらして偏芯させた状態で合流さ
せ、Ｃ型オリフィスより同様に紡糸し、未延伸糸を得
た。未延伸糸は、引き揃えて２段延伸した。１段目、８
０℃の温水で最大延伸倍率の７５％で行い、２段目は融
着しない最高のトウ温度となる温度で最大延伸倍率の９
５％で延伸した。連続して押し込み型クリンパーで機械
巻縮をふよしたトウを５１mmに切断後、２段延伸温度と
同じ温度の熱風でリラックス熱処理し、立体巻縮を発現
させ、ステープルを得た。なお、特性中、７０℃初期引
張り抵抗度は、トーヨーボールドウイン社製小型テンシ
ロンの計測部を熱風オーブンで囲み、糸貼りした有効サ
ンプルの糸を弛ませ、７０±２℃の熱風で１５分間加熱
させ、ついで熱風循環を止め、伸長させ、ストレスース
トレイン曲線をもとめ、曲線の立ち上がりの最大勾配の
接線から１００％伸長時のデニール当たりの応力を求め
（ｎ＝５０の平均値）、此の値を７０℃初期引張り抵抗
度とする。燃焼ガスの毒性指数はＪＩＳ−Ｋ−７２１７
の方法で測定した各燃焼ガス量（ｍｇ／ｇ）を１０分間
吸入での致死量（ｍｇ／１０１）で除した値の積算値で
示す。他の評価法は、ＪＩＳ−Ｌ−１０６３の方法によ
る。

【００１４】本発明の繊維がクッション材の熱接着繊維
として使われたとき優れた性能を発揮することを示すた
め、以下の方法で母材を作成し、クッション材として評
価した。母材は、極限粘度０．６５と０．５５のポリブ
チレンテリフタレートを２８５℃でＣ型オリフィスより
紡糸し、４５デニールの未延伸糸を得、次いで、トウを
引き揃え、１段目８０℃温湯、２段目トウ温度２００℃
の条件で延伸し、機械巻縮を付与後６４mmに切断し、次
いで、１６５℃の熱風でフリー熱処理で立体巻縮を発現
させ、１４デニール、強度４．６ｇ／デニール、伸度３
６％、初期引張り抵抗度４６ｇ／デニール、巻縮数１８
山／ｉｎ、巻縮度２８％、中空率２８％のステープル
（母材）を得た。得られたステープルの特性を表１、２
に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【００１７】得られた母材と接着繊維をオープナーで混
繊予備開繊し、ローラーカードで開繊積層し、目付け１
２００ｇ／ｍ² となるよう調整、見掛け密度０．０３〜
０．０４ｇ／ｍ² となるよう厚み調整しつつ熱風で処理
し、クッション材を作成した。得られたクッション材の
特性を表４に示す。なお特性の評価項目のうち、見掛け
嵩密度、７０℃圧縮残留歪み、繰返し圧縮残留歪みは、
ＪＩＳ−Ｌ−６４０１に準拠する。７０℃繰り返し圧縮
残留歪みは、７０℃恒温室内で島津製作所製の「サーボ
パルサー」を用い、１５０φmm円盤で荷重５０kg、１Ｈ
ｚで４００００回の繰返し圧縮後の残留歪み（残留歪み
の測定法はＪＩＳ−Ｌ−６４０１に準拠）であり、車両
で暖房されている状態での着用試験の加速モデルを切断
成形したクッション材に側地（ポリエステルモケット）
を掛け、８時間座らせ（連続１時間で１分離れる。４時
間で３０分食事時間取る。以後連続１時間で１分離れ
る）着用感覚をアンケート方式で、蒸れと腰の疲れなど
の座り心地の評価を行った。燃焼ガスの毒性指数はＪＩ
Ｓ−Ｋ−７２１７の方法で測定した各燃焼ガス量（ｍｇ
／ｇ）を１０分間吸入での致死量（ｍｇ／101 ）で除し
た値の積算値で示す。

【００１８】なお、比較のために、シース成分として、
酸性分のテレフタール酸（ＴＰＡ）とイソフタール酸
（ＩＰＡ）の配合比を変更して、グルコール成分として
エチレングリコール（ＥＧ）を用い常法によりジフェニ
ールメタンジイソシアネート（ＤＭＩ）とＰＴＭＧの融
点１９５℃のブロック共重合エラストマーを作成した。
コア成分は、融点２６５℃、固有粘度０．６３のＰＥＴ
と固有粘度０．５６のポリエチレンテレフタレートとを
用い（重量比：５０／５０）、２８３℃にて、丸断面オ
リフィスより延伸糸で６デニールとなるよう吐出量を調
製して紡出、１８００ｍ／分で引取り得た未延伸糸を次
いで、引き揃えて２段延伸した。１段目は８０℃の温水
で最大延伸倍率の７５％で行い、２段目は融着しない最
高のトウ温度となる温度で最大延伸倍率の９５％で延伸
した。次いで押込み型クリンパーで機械巻縮を付与した
トウを５１ｍｍに切断後、リラックス熱処理しステープ
ルを得た。対比のため、シース成分をポリブチレンテレ
フタレート（ＰＢＴ）及び分子量１０００のポリテトラ
メチレンオキシドグリコール（ＰＴＭＧ）の共重合ポリ
エステル（融点１９０℃）を用いて、同様にしてステー
プルを得た。なお、機械巻縮との対比を取るため、コア
部を固有粘度０．６３のＰＥＴのみとして、シース部
は、上述の融点１９５℃の共重合ポリエステルエラスト
マーを用い、リラックス熱処理をしない以外は、同様に
してステープルを得た。得られたステープルの特性を表
３に示す。母材を混合しないで作成したウエッブを見掛
け密度を調整せずに０．５g/cm²の荷重で圧縮して熱成
形した以外、実施例と同様にしてクッション材を作成
し、評価した。結果を表４に示す。

【００１９】

【表３】

【００２０】

【表４】

【００２１】表１〜４から明らかなように、本発明の熱
接着性複合繊維を用いた車両用のクッション材は、弾力
性の目処を示す２５％圧縮硬さ（Ｋｇ）（合格点２０よ
り大きく、６０より小さい）、耐熱性の目途を示す７０
℃圧縮残留歪み（％）（合格点３０％以下）、耐熱耐久
性の目途を示す７０℃繰返し圧縮残留歪み（％）（合格
点３０％より少ない）、３５℃蒸れ／腰の疲れ（級）
（合格；○／○）、燃焼ガス毒性指数（合格点６以下）
のいずれをも満足するものであり、特に、１００％熱接
着性複合繊維を用いた車両用のクッション材は、嵩高性
の目途を示す見掛け密度（ｇ／ｃｃ）（合格点０．０３
以下）も優れている。これに対して、比較例１は耐熱耐
久性の問題があり、比較例２は弾力性、耐熱耐久性に問
題がある。比較例３は弾力性、耐熱耐久性、座り心地に
問題がある。比較例４〜６は嵩高性、弾力性、耐熱耐久
性、座り心地に問題があった。比較例７はバインダー成
分がウレタンのため、蒸れが著しく、しかも毒性指数も
不合格であった。

【００２２】

【発明の効果】本発明の熱接着性複合繊維は、接着が良
好で、しかも毒性が低いなど性能に優れているために、
クッション材などに他の繊維と一緒に用いたときに、耐
熱耐久性、弾力性、快適性、安全性の優れたものが得ら
れ、特に車両用、船舶用に適しており、他のクッション
材（家具、ベッド）にも優れた品質を提供できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−35621（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−112723（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−240219（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−220316（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−272224（ＪＰ，Ａ) 特公 昭60−1404（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D01F 8/14 D04H 1/54 B68G 5/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シース成分が融点１５０℃以上２００℃以
   下のポリエステル系エラストマー、コア成分が融点２２
   ０℃以上のポリエステルからなり、かつコア部がサイド
   バイサイド複合型又は偏芯中空型をなし、２段延伸され
   た後に熱セットされて７０℃での初期引張り抵抗度が１
   ０ｇ／デニール以上であり、巻縮形態が波型立体巻縮で
   あることを特徴とする熱接着剤性複合繊維。