CN104204313B - 聚甲基戊烯复合纤维或聚甲基戊烯多孔质纤维以及包含它们的纤维结构体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供对轻量性优异的聚甲基戊烯纤维赋予鲜艳且有深度的显色性,或轻量性优异并且孔径的均匀性、孔隙对于外力的保持率高,可以适合用作编织物、非织造布、细纱、絮棉等纤维结构体的聚甲基戊烯复合纤维和聚甲基戊烯多孔质纤维。一种聚甲基戊烯复合纤维,其特征在于,具有海成分为聚甲基戊烯系树脂、岛成分为热塑性树脂的海岛结构。此外,一种聚甲基戊烯多孔质纤维,其特征在于,包含聚甲基戊烯系树脂,纤维横截面中孔隙的直径的变异系数CV为1~50%。
Description
技术领域
本发明涉及聚甲基戊烯复合纤维和聚甲基戊烯多孔质纤维。更详细地说,涉及对轻量性优异的聚甲基戊烯纤维赋予了鲜艳且有深度的显色性的聚甲基戊烯复合纤维。此外涉及轻量性优异,并且孔径的均匀性高,孔隙对于外力的保持率高的聚甲基戊烯多孔质纤维。通过本发明获得的聚甲基戊烯复合纤维和聚甲基戊烯多孔质纤维可以适合用作编织物、非织造布、细纱、絮棉等纤维结构体。
背景技术
作为聚烯烃系纤维的一种的聚乙烯纤维、聚丙烯纤维虽然轻量性、耐化学性优异,但由于熔点低,因此具有耐热性低这样的缺陷,由于不具有极性官能团,因此具有难以染色这样的缺陷。由于这些缺陷,因此不适于衣料用途,现状是在方块地毯、家庭用铺垫织物、汽车用垫等内饰用途、绳索、防护网、滤布、狭幅带、编带、椅套等材料用途等有限的用途中得以利用。
作为与聚乙烯、聚丙烯不同的聚烯烃系聚合物,有聚甲基戊烯,聚甲基戊烯与聚乙烯、聚丙烯相比,比重低,轻量性极其优异。此外,与其它聚烯烃相比,熔点、软化点高,耐热性优异,因此可以使用熨斗,能够在高温下使用的用途中发展。然而,与其它聚烯烃系纤维同样地难以染色,因此在衣料用途中的发展依然留有问题。
作为聚烯烃系纤维的简便的染色方法,可举出颜料的添加。然而,对于颜料而言,难以获得染料那样的鲜明的显色性,此外,在使用颜料的情况下,有纤维变硬的倾向,有柔软性受损这样的缺陷。
作为代替颜料的染色方法,提出了聚烯烃系纤维的表面改性。例如,在专利文献1中,通过臭氧处理、紫外线照射进行乙烯基化合物的接枝共聚,从而进行聚烯烃系纤维的表面改性,尝试了染色性的改善。
此外,对于染色性低的聚烯烃,提出了将能够染色的树脂进行复合化的技术。例如,专利文献2、专利文献3中,提出了将聚甲基戊烯设为鞘成分,将聚酯或聚酰胺设为芯成分的芯鞘复合纤维。
另一方面,作为与纤维的轻量化有关的一般方法,可举出中空部、孔隙的形成。中空部、孔隙由于将空气内包,因此除了轻量性以外,还表现出保温性、缓冲性等功能。关于中空丝,可以通过熔融纺丝来简便地制造,但在实施假捻、捻线等加工时,有发生中空部的变形、压坏这样的缺陷。
关于使纤维形成孔隙的方法,迄今为止提出了各种方案。例如,专利文献4中,将聚烯烃纤维热处理后,进行拉伸,从而形成孔隙。在该方案中,通过热处理而进行聚烯烃的结晶化,然后通过拉伸,使结晶部与非晶部进行界面剥离而形成孔隙。
专利文献5中,将包含聚烯烃和微粒的聚烯烃组合物纤维化后,进行拉伸,从而形成孔隙。在该方案中,通过拉伸而使聚烯烃与微粒进行界面剥离而形成孔隙。
专利文献6中,将包含聚烯烃和石蜡的聚烯烃组合物纤维化,制成海岛纤维后,利用溶剂使作为岛成分的石蜡溶出,从而形成孔隙。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平7-90783号公报
专利文献2:日本特开平9-87927号公报
专利文献3:日本特开平9-157960号公报
专利文献4:日本特开平6-246140号公报
专利文献5:日本特开平10-259519号公报
专利文献6:日本特开平4-18112号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而,在有关于对聚烯烃系纤维赋予显色性的上述专利文献1记载的方法中,臭氧处理、紫外线照射需要长时间,因此生产性低,工业化的障碍高。
此外,在专利文献2、3的方法中,通过将能够染色的树脂配置于芯鞘复合纤维的芯,从而虽然能够对纤维赋予显色性,但欠缺鲜艳、深度。
本发明的第一课题是解决上述现有技术的问题,提供对轻量性优异的聚甲基戊烯纤维赋予鲜艳且有深度的显色性,可以适合用作编织物、非织造布、细纱、絮棉等纤维结构体的聚甲基戊烯复合纤维。
另一方面,在有关于纤维的轻量化的上述专利文献4记载的方法中,拉伸时纤维易于断裂,此外在拉伸了的情况下,在纤维的表层与内层,孔径不同,因此有孔径的控制困难这样的缺陷。
在专利文献5的方法中,由于微粒的凝集物,因此熔融纺丝时易于发生断线,拉伸时除了断线以外,还有易于产生孔径偏差这样的缺陷。而且有通过拉伸而获得的多孔质纤维中残留微粒这样的课题。
此外,在专利文献6的方法中,一般的石蜡的熔点为50~70℃左右,因此在通过与聚甲基戊烯那样的熔点高的聚烯烃进行熔融纺丝而复合化的情况下,在适于聚甲基戊烯的纺丝温度下石蜡的流动性变得过高,因此难以控制作为岛成分的石蜡的分散直径。因此,通过岛成分的溶出而获得的多孔质纤维欠缺孔径的均匀性,施加外力时孔隙易于压坏。
本发明的第二课题是解决上述现有技术的问题,提供轻量性优异,并且孔径的均匀性、孔隙对于外力的保持率高,可以适合用作编织物、非织造布、细纱、絮棉等纤维结构体的聚甲基戊烯多孔质纤维。
用于解决课题的方法
上述本发明的第一课题通过聚甲基戊烯复合纤维得以解决,所述聚甲基戊烯复合纤维的特征在于,具有海成分为聚甲基戊烯系树脂、岛成分为热塑性树脂的海岛结构。
此外,优选热塑性树脂为选自聚酯、聚酰胺、热塑性聚丙烯腈、热塑性聚氨酯、纤维素衍生物中的1种以上化合物。
进一步,可以适合采用:纤维横截面中岛成分的分散直径的变异系数CV为1~50%,海成分/岛成分的复合比率(重量比)为20/80~99/1,纤维横截面中岛成分的分散直径为0.001~2μm,纤维的比重为0.83~1.1。
上述本发明的第二课题通过聚甲基戊烯多孔质纤维得以解决,所述聚甲基戊烯多孔质纤维的特征在于,包含聚甲基戊烯系树脂,纤维横截面中孔隙的直径的变异系数CV为1~50%。
此外,优选纤维横截面中孔隙的平均直径为0.001~2μm,纤维的空隙率为0.1~70%,纤维的比重为0.25~0.80。为了解决上述本发明的第二课题,可以适合采用聚甲基戊烯多孔质纤维的制造方法,其特征在于,从具有海成分为聚甲基戊烯系树脂、岛成分为热塑性树脂的海岛结构的聚甲基戊烯复合纤维中,使至少一部分岛成分溶出。
可以适合采用纤维结构体,其特征在于,使用上述聚甲基戊烯复合纤维或聚甲基戊烯多孔质纤维作为至少一部分。
发明的效果
根据本发明,可以提供虽然是轻量性优异的聚甲基戊烯纤维,但是同时具有鲜艳且有深度的显色性的聚甲基戊烯复合纤维。此外,根据本发明,可以提供轻量性优异,并且孔径的均匀性高,孔隙对于外力的保持率高的聚甲基戊烯多孔质纤维。通过本发明获得的聚甲基戊烯复合纤维和聚甲基戊烯多孔质纤维通过制成编织物、非织造布、细纱、絮棉等纤维结构体,从而除了以往的使用聚烯烃系纤维的内饰用途、材料用途以外,还可以适合用于衣料用途以及要求轻量性、显色性的广泛用途。
附图说明
图1为显示本发明的聚甲基戊烯多孔质纤维的纤维横截面的附图代用照片。
具体实施方式
本发明的聚甲基戊烯复合纤维具有海成分为聚甲基戊烯系树脂、岛成分为热塑性树脂的海岛结构。海成分的聚甲基戊烯系树脂为透明性高,折射率低的树脂,因此通过将岛成分的热塑性树脂进行染色,可以获得从纤维内部的显色,能够对含有聚甲基戊烯系树脂的聚甲基戊烯复合纤维赋予显色性。此外,与以往提出的将聚甲基戊烯作为鞘成分、将能够染色的树脂作为芯成分的芯鞘结构不同,如本发明中的海岛结构那样通过将对海成分配置的多个、优选大量的岛成分进行染色,从而对岛成分的透射光、来自岛成分的反射光变得杂乱,可以实现鲜艳且有深度的显色。进一步,与芯鞘结构不同,能够染色的树脂在纤维横截面作为岛成分而分散,因此可以以与芯鞘结构同等的复合比率获得更高的显色性。作为本发明中的海岛结构,可以为通过海岛型复合纺丝获得的岛成分沿着纤维长度方向连续存在的海岛结构,在该情况下,聚甲基戊烯复合纤维的岛成分数优选为8个以上。此外,海岛结构可以为通过使用了构成海的树脂与构成岛的树脂的聚合物合金型纺丝而获得的岛成分沿着纤维长度方向具有有限长度的海岛结构。
本发明的聚甲基戊烯多孔质纤维包含聚甲基戊烯系树脂,纤维横截面中孔隙的直径的变异系数CV为1~50%。通过将聚甲基戊烯纤维进行多孔质化,从而可以将低比重的聚甲基戊烯系树脂进一步轻量化,此外,能够赋予保温性、缓冲性的功能。进一步,通过使纤维横截面中孔隙的直径的变异系数CV为1~50%,从而可以获得孔径的均匀性高的聚甲基戊烯多孔质纤维。因此,可以抑制由应力集中引起的孔隙的变形、压坏,以及抑制纤维的断裂,可以获得孔隙对于外力的保持率高,耐久性优异的聚甲基戊烯多孔质纤维。
作为本发明中的聚甲基戊烯系树脂,可举出4-甲基-1-戊烯系聚合物,可以为4-甲基-1-戊烯的均聚物,可以为4-甲基-1-戊烯与其它α-烯烃的共聚物。这些其它α-烯烃(以下,有时简称为α-烯烃)可以1种或2种以上共聚。
这些α-烯烃的碳原子数优选为2~20,α-烯烃的分子链可以为直链状也可以为支链状。作为这些α-烯烃的具体例,可举出乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯、1-十四碳烯、1-十六碳烯、1-十八碳烯、1-二十碳烯、3-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-戊烯、3-乙基-1-戊烯、3-乙基-1-己烯等,但不限定于此。
本发明中的聚甲基戊烯系树脂,α-烯烃的共聚率优选为20摩尔%以下。如果α-烯烃的共聚率为20摩尔%以下,则可以获得机械特性、耐热性良好的聚甲基戊烯复合纤维和聚甲基戊烯多孔质纤维,因此优选。α-烯烃的共聚率更优选为15摩尔%以下,进一步优选为10摩尔%以下。
本发明中的聚甲基戊烯系树脂的熔点优选为200~250℃。如果聚甲基戊烯系树脂的熔点为200℃以上,则聚甲基戊烯复合纤维和聚甲基戊烯多孔质纤维的耐热性变得良好,因此优选。另一方面,如果聚甲基戊烯系树脂的熔点为250℃以下,则通过熔融纺丝而与热塑性树脂复合化时的制丝操作性变得良好,因此优选。聚甲基戊烯系树脂的熔点更优选为210~245℃,进一步优选为220~240℃。
本发明中的聚甲基戊烯系树脂,按照ASTM D1238在温度260℃、荷重5.0kg的条件下测得的熔体流动速率(MFR)优选为5~200g/10分钟。如果聚甲基戊烯系树脂的熔体流动速率为5g/10分钟以上,则热流动性高,成型加工性良好,因此优选。另一方面,如果聚甲基戊烯系树脂的熔体流动速率为200g/10分钟以下,则可获得机械特性良好的聚甲基戊烯复合纤维和聚甲基戊烯多孔质纤维,因此优选。聚甲基戊烯系树脂的熔体流动速率更优选为10~190g/10分钟,进一步优选为20~180g/10分钟。
本发明中的聚甲基戊烯系树脂可以添加次要的添加物来进行各种改性。作为次要的添加剂的具体例,可举出增容剂、增塑剂、紫外线吸收剂、红外线吸收剂、荧光增白剂、脱模剂、抗菌剂、成核剂、热稳定剂、抗氧化剂、抗静电剂、着色防止剂、调节剂、消光剂、消泡剂、防腐剂、胶凝剂、胶乳、填料、油墨、着色剂、染料、颜料、香料等,但不限定于此。这些次要的添加物可以单独使用,可以多个并用。
本发明的聚甲基戊烯复合纤维中的热塑性树脂,只要可以通过熔融纺丝而与聚甲基戊烯系树脂形成海岛结构进行复合化,可以通过染料进行染色,则没有特别限制,可以适合采用。作为本发明的聚甲基戊烯复合纤维中的热塑性树脂的具体例,可举出聚酯、聚酰胺、热塑性聚丙烯腈、热塑性聚氨酯、改性聚烯烃、聚氯乙烯、纤维素衍生物等,但不限定于此。聚酯、聚酰胺、热塑性聚丙烯腈、热塑性聚氨酯、纤维素衍生物的显色性良好,因此优选,其中,聚酯、聚酰胺的机械特性优异,因此可以适合采用。
本发明的聚甲基戊烯多孔质纤维中的热塑性树脂,只要可以通过熔融纺丝而与聚甲基戊烯系树脂形成海岛结构进行复合化,可以通过溶剂使作为岛成分的热塑性树脂溶出,就没有特别限制,可以适合采用。此外,在残留岛成分的一部分的情况下,只要为通过染料能够染色的热塑性树脂,就没有特别限制,可以适合采用。作为本发明的聚甲基戊烯多孔质纤维中的热塑性树脂的具体例,可举出聚酯、聚酰胺、聚乙烯醇、聚亚烷基二醇、聚烯烃、聚苯乙烯、纤维素衍生物等,但不限定于此。其中,聚酯、聚酰胺可以通过共聚成分、共聚率而容易地控制与聚甲基戊烯系树脂的分散状态、从聚甲基戊烯复合纤维的溶出速度,此外,在残留岛成分的一部分的情况下,显色性也良好,因此可以适合采用。
作为聚酯的具体例,可举出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、聚对苯二甲酸己二醇酯等芳香族聚酯、聚乳酸、聚乙醇酸、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚琥珀酸乙二醇酯、聚琥珀酸丙二醇酯、聚琥珀酸丁二醇酯、聚癸二酸乙二醇酯、聚癸二酸丙二醇酯、聚癸二酸丁二醇酯、聚己内酯等脂肪族聚酯、使共聚成分与这些聚酯共聚而成的共聚聚酯等,但不限定于此。其中,聚乳酸的折射率低,染色了的情况下的显色性高,因此可以适合用于聚甲基戊烯复合纤维。此外,聚乳酸、5-磺酸钠间苯二甲酸共聚聚对苯二甲酸乙二醇酯的制丝操作性良好,而且在碱性水溶液中的溶出速度快,在残留岛成分的一部分的情况下,显色性也优异,因此可以适合用于聚甲基戊烯多孔质纤维。
作为聚酯的共聚成分的具体例,可举出邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、5-磺酸钠间苯二甲酸、1,5-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸、2,2’-联苯二甲酸、3,3’-联苯二甲酸、4,4’-联苯二甲酸、蒽二甲酸等芳香族二羧酸、丙二酸、富马酸、马来酸、琥珀酸、衣康酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、1,11-十一烷二甲酸、1,12-十二烷二甲酸、1,14-十四烷二甲酸、1,18-十八烷二甲酸、1,2-环己烷二甲酸、1,3-环己烷二甲酸、1,4-环己烷二甲酸、二聚酸等脂肪族二羧酸、儿茶酚、萘二酚、双酚等芳香族二酚、乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、二甘醇、聚乙二醇、聚丙二醇、新戊二醇、环己烷二甲醇等脂肪族二醇等,但不限定于此。这些共聚成分可以仅使用1种,也可以2种以上并用。
作为聚酰胺的具体例,可举出尼龙6T、尼龙9T、尼龙10T等芳香族聚酰胺、尼龙4、尼龙6、尼龙11、尼龙12、尼龙46、尼龙410、尼龙66、尼龙610等脂肪族聚酰胺、使共聚成分与这些聚酰胺共聚而成的共聚聚酰胺等,但不限定于此。
作为聚酰胺的共聚成分的具体例,可举出间苯二胺、对苯二胺、间苯二甲胺、对苯二甲胺等芳香族二胺、1,2-乙二胺、1,3-丙二胺、1,4-丁二胺、1,5-戊二胺、2-甲基-1,5-戊二胺、1,6-己二胺、1,7-庚二胺、1,8-辛二胺、1,9-壬二胺、2-甲基-1,8-辛二胺、1,10-癸二胺、1,11-十一碳二胺、1,12-十二碳二胺、1,13-十三碳二胺、1,16-十六碳二胺、1,18-十八碳二胺、2,2,4-三甲基1,6-己二胺、哌嗪、环己烷二胺等脂肪族二胺、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、5-磺酸钠间苯二甲酸、1,5-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸、2,2’-联苯二甲酸、3,3’-联苯二甲酸、4,4’-联苯二甲酸、蒽二甲酸等芳香族二羧酸、丙二酸、富马酸、马来酸、琥珀酸、衣康酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、1,11-十一烷二甲酸、1,12-十二烷二甲酸、1,14-十四烷二甲酸、1,18-十八烷二甲酸、1,2-环己烷二甲酸、1,3-环己烷二甲酸、1,4-环己烷二甲酸、二聚酸等脂肪族二羧酸等,但不限定于此。这些共聚成分可以仅使用1种,也可以2种以上并用。
作为热塑性聚丙烯腈,可举出丙烯腈与共聚成分的共聚物。
作为热塑性聚丙烯腈的共聚成分的具体例,可举出丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯等丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯等甲基丙烯酸酯、氯乙烯、氟乙烯、1,1-二氯乙烯、1,1-二氟乙烯等卤代烯烃、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮等乙烯基酰胺、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯等乙烯基酯、苯乙烯、乙烯基吡啶等乙烯基芳香族化合物、丙烯酸、甲基丙烯酸等乙烯基羧酸、对苯乙烯磺酸、烯丙基磺酸、甲基烯丙基磺酸等乙烯基磺酸、丙烯酸钠、甲基丙烯酸钠、对苯乙烯磺酸钠、烯丙基磺酸钠、甲基烯丙基磺酸钠等乙烯基羧酸、乙烯基磺酸的盐等,但不限定于此。这些共聚成分可以仅使用1种,也可以2种以上并用。
作为热塑性聚丙烯腈的具体例,可举出丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物、丙烯腈-甲基丙烯酸乙酯共聚物、丙烯腈-氯乙烯共聚物、丙烯腈-丙烯酰胺共聚物、丙烯腈-乙酸乙烯酯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、丙烯腈-丙烯酸共聚物、丙烯腈-甲基丙烯酸钠共聚物等,但不限定于此。
作为热塑性聚氨酯,可举出通过二异氰酸酯、多元醇、增链剂这3成分的反应获得的高分子化合物。
作为二异氰酸酯的具体例,可举出亚丙基二异氰酸酯、亚丁基二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1,3-双(异氰酸酯基甲基)环己烷、1,4-双(异氰酸酯基甲基)环己烷、1,3-环己烷二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、2,2’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯等,但不限定于此。
作为多元醇,可举出聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇等,但不限定于此。聚醚多元醇通过低分子量多元醇、低分子量多胺与烯化氧的开环加聚来获得。聚酯多元醇通过低分子量多元醇与多元羧酸、多元羧酸酯、多元羧酸酐、多元羧酸酰卤的缩合反应或酯交换反应来获得。聚己内酯多元醇通过低分子量多元醇与己内酯的开环聚合来获得。聚碳酸酯多元醇通过低分子量多元醇与碳酸酯的加聚来获得。
作为低分子量多元醇的具体例,可举出乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、环己二醇、环己烷二甲醇、双酚、二甘醇、双丙甘醇、甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、二甘油、木糖醇、山梨糖醇、甘露糖醇、二季戊四醇蔗糖等,但不限定于此。作为低分子量多胺的具体例,可举出乙二胺、1,3-丙二胺、1,4-丁二胺、1,6-己二胺、1,4-环己二胺、肼等,但不限定于此。作为烯化氧的具体例,可举出氧化乙烯、氧化丙烯、氧化丁烯、四氢呋喃等,但不限定于此。作为多元羧酸的具体例,可举出草酸、丙二酸、富马酸、马来酸、琥珀酸、衣康酸、己二酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、二聚酸等,但不限定于此。作为多元羧酸酯的具体例,可举出多元羧酸的甲基酯、乙基酯等,但不限定于此。作为多元羧酸酐的具体例,可举出草酸酐、琥珀酸酐、马来酸酐、邻苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐等,但不限定于此。作为多元羧酸酰卤的具体例,可举出草酰二氯、己二酰二氯等,但不限定于此。作为己内酯的具体例,可举出ε-己内酯,但不限定于此。作为碳酸酯的具体例,可举出碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯等,但不限定于此。
作为增链剂的具体例,可举出乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、二甘醇、双丙甘醇等,但不限定于此。
改性聚烯烃可以适合采用α-烯烃与共聚成分的共聚物。此外,聚烯烃可以为α-烯烃的均聚物,可以为2种以上的α-烯烃的共聚物,可以为α-烯烃与共聚成分的共聚物。作为共聚物的形式,可举出嵌段共聚物、接枝共聚物等,但不限定于此。
α-烯烃的碳原子数优选为2~20,α-烯烃的分子链可以为直链状,也可以为支链状。作为α-烯烃的具体例,可举出乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯、1-十四碳烯、1-十六碳烯、1-十八碳烯、1-二十碳烯、3-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、3-乙基-1-戊烯、3-乙基-1-己烯等,但不限定于此。这些α-烯烃可以仅使用1种,也可以2种以上并用。
作为改性聚烯烃的共聚成分,可以适合采用包含与染料亲和性高的极性官能团的不饱和化合物。此外,作为聚烯烃的共聚成分,为了提高从聚甲基戊烯复合纤维的溶出速度,可以适合采用包含极性官能团的不饱和化合物。作为与染料亲和性高的极性官能团、或用于提高溶出速度的极性官能团,可举出羧酸基、羧酸酐基、羧酸盐基、羧酸酯基、羧酸酰胺基等。作为改性聚烯烃或聚烯烃的共聚成分的具体例,可举出马来酸、富马酸、衣康酸、丙烯酸、甲基丙烯酸等不饱和羧酸、马来酸酐、衣康酸酐等不饱和羧酸酐、甲基丙烯酸钠、丙烯酸钠等不饱和羧酸盐、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、马来酸单乙基酯等不饱和羧酸酯、丙烯酰胺、马来酸单酰胺等不饱和羧酸酰胺等,但不限定于此。这些共聚成分可以仅使用1种,也可以2种以上并用。
作为改性聚烯烃或聚烯烃的具体例,可举出乙烯-马来酸共聚物、乙烯-富马酸共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸-甲基丙烯酸钠共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、丙烯酸接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝乙烯-丙烯共聚物、丙烯酸接枝乙烯-丙烯共聚物、马来酸接枝乙烯-丙烯-降冰片二烯共聚物、丙烯酸接枝乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等,但不限定于此。
聚氯乙烯可以为氯乙烯的均聚物,可以为氯乙烯与共聚成分的共聚物。
作为聚氯乙烯的共聚成分的具体例,可举出乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯等乙烯基酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯等丙烯酸酯、乙烯、丙烯等烯烃等,但不限定于此。这些共聚成分可以仅使用1种,也可以2种以上并用。
纤维素衍生物为作为纤维素的构成单元的葡萄糖中存在的3个羟基的至少一部分衍生物化为其它官能团的化合物。可举出例如,对纤维素结合有1种酯基的纤维素单独酯、结合有2种以上酯基的纤维素混合酯、结合有1种醚基的纤维素单独醚、结合有2种以上醚基的纤维素混合醚、分别结合有1种或2种以上醚基和酯基的纤维素醚酯等,但不限定于此。关于纤维素衍生物的置换度,没有特别限制,可以根据熔融粘度、热塑性、在用于使岛成分溶出的溶剂中的溶解性等来适当选择。此外,在纤维素衍生物不显示热塑性的情况下,以提高热流动性为目的,可以向纤维素衍生物中添加增塑剂。
作为纤维素衍生物的具体例,可举出乙酸纤维素、丙酸纤维素、丁酸纤维素、戊酸纤维素、硬脂酸纤维素等纤维素单独酯、乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸戊酸纤维素、乙酸己酸纤维素、丙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸丁酸纤维素等纤维素混合酯、甲基纤维素、乙基纤维素、丙基纤维素、羟基甲基纤维素、羟基乙基纤维素、羟基丙基纤维素、羧基甲基纤维素等纤维素单独醚、甲基乙基纤维素、甲基丙基纤维素、乙基丙基纤维素、羟基甲基甲基纤维素、羟基甲基乙基纤维素、羟基丙基甲基纤维素、羟基乙基甲基纤维素、羟基丙基甲基纤维素等纤维素混合醚、甲基纤维素乙酸酯、甲基纤维素丙酸酯、乙基纤维素乙酸酯、乙基纤维素丙酸酯、丙基纤维素乙酸酯、丙基纤维素丙酸酯、羟基甲基纤维素乙酸酯、羟基甲基纤维素丙酸酯、羟基乙基纤维素乙酸酯、羟基乙基纤维素丙酸酯、羟基丙基纤维素乙酸酯、羟基丙基纤维素丙酸酯、羧基甲基纤维素乙酸酯、羧基甲基纤维素丙酸酯等纤维素醚酯等,但不限定于此。
聚乙烯醇可以为乙烯醇的均聚物,可以为乙烯醇与共聚成分的共聚物。
作为聚乙烯醇的共聚成分的具体例,可举出乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、新戊酸乙烯酯等乙烯基酯、马来酸、衣康酸等乙烯基羧酸、马来酸酐、衣康酸酐等乙烯基羧酸酐、乙烯、丙烯等烯烃、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮等乙烯基酰胺、对苯乙烯磺酸、烯丙基磺酸、甲基烯丙基磺酸等乙烯基磺酸等,但不限定于此。这些共聚成分可以仅使用1种,也可以2种以上并用。
作为聚亚烷基二醇的具体例,可举出聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇等均聚物、聚乙二醇-聚丙二醇共聚物、聚乙二醇-聚丁二醇共聚物等共聚物等,但不限定于此。
聚苯乙烯可以为苯乙烯的均聚物,可以为苯乙烯与共聚成分的共聚物。作为聚苯乙烯的共聚成分的具体例,可举出马来酸、富马酸、衣康酸、丙烯酸、甲基丙烯酸等不饱和羧酸、马来酸酐、衣康酸酐等不饱和羧酸酐、甲基丙烯酸钠、丙烯酸钠等不饱和羧酸盐、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、马来酸单乙基酯等不饱和羧酸酯、丙烯酰胺、马来酸单酰胺等不饱和羧酸酰胺等,但不限定于此。这些共聚成分可以仅使用1种,也可以2种以上并用。
本发明中的热塑性树脂的熔点或热流动开始温度优选为180~270℃。如果热塑性树脂的熔点或热流动开始温度为180℃以上,则熔融纺丝时热塑性树脂不会热劣化,可以与聚甲基戊烯系树脂复合化,可以获得良好的机械特性的复合纤维和聚甲基戊烯多孔质纤维,因此优选。另一方面,如果热塑性树脂的熔点为270℃以下,则熔融纺丝时聚甲基戊烯系树脂不会热劣化,可以与热塑性树脂复合化,可以获得良好的机械特性的聚甲基戊烯复合纤维和聚甲基戊烯多孔质纤维,因此优选。热塑性树脂的熔点更优选为190~265℃,进一步优选为200~260℃。
另外,在本发明中这些熔点和热流动开始温度可以通过以下方法来进行测定。上述聚甲基戊烯系树脂的熔点和上述热塑性树脂的熔点可以使用差示扫描量热计(DSC)(例如パーキンエルマー制差示扫描量热计DSC7型)来进行测定。具体而言,在氮气气氛下,将试样约10mg以升温速度15℃/分钟从30℃升温至280℃后,在280℃保持3分钟,除去试样的热历程。然后,以降温速度15℃/分钟从280℃降温至30℃,在30℃保持3分钟后,以升温速度15℃/分钟从30℃升温至280℃,将第2次升温过程中所观测到的吸热峰的峰温度设为熔点(℃)。另外,测定对每1试样进行3次,将其平均值设为熔点。然而,在吸热峰的峰宽大于50℃的情况下或吸热峰的吸热量小于5J/g的情况下,不能承认为熔点,采用以下方法来测定热流动开始温度。关于预先真空干燥了的聚甲基戊烯系树脂或热塑性树脂,利用流动试验仪(例如岛津制作所制流动试验仪CFT-500D型),使用孔径1.0mm、孔长2.0mm的模头,以荷重2.16kg进行测定。将试样1.0g以升温速度6℃/分钟从40℃进行升温时,将柱塞开始降下的温度设为热流动开始温度(℃)。另外,测定对每1试样进行3次,将其平均值设为热流动开始温度。
如果本发明中的热塑性树脂的熔融粘度在后述聚甲基戊烯系树脂的熔融粘度(ηa)与热塑性树脂的熔融粘度(ηb)的熔融粘度比(ηb/ηa)的范围内,则可以适合用作热塑性树脂的熔融粘度。此外,本发明中的热塑性树脂的分子量、聚合度可以根据热塑性树脂的熔融粘度来适当选择。
本发明中的热塑性树脂与比重有关,没有特别限制,如果适当选择与聚甲基戊烯系树脂的复合比率使得包含在后述聚甲基戊烯复合纤维和聚甲基戊烯多孔质纤维的比重的优选范围内,则可以获得具有与热塑性树脂的比重相应的轻量性的聚甲基戊烯复合纤维和聚甲基戊烯多孔质纤维,因此优选。
本发明中的热塑性树脂可以添加次要的添加物来进行各种改性。作为次要的添加剂的具体例,可举出增容剂、增塑剂、紫外线吸收剂、红外线吸收剂、荧光增白剂、脱模剂、抗菌剂、成核剂、热稳定剂、抗氧化剂、抗静电剂、着色防止剂、调节剂、消光剂、消泡剂、防腐剂、胶凝剂、胶乳、填料、油墨、着色剂、染料、颜料、香料等,但不限定于此。这些次要的添加物可以单独使用,也可以多个并用。
本发明中,以岛成分在海成分中的分散性的提高、分散状态的控制、海成分与岛成分的界面粘接性的提高作为目的,可以根据需要使用增容剂。此外,在通过熔融纺丝来形成海岛结构时,在口模正下方发生被称为巴勒斯的膨胀,有纤维的细化变形变得不稳定的倾向,因此以伴随该巴勒斯的断线的抑制等制丝操作性的改善作为目的,可以使用增容剂。
在本发明中,增容剂可以添加于海成分与岛成分的任一方,或添加于海成分和岛成分这两方。增容剂可以根据热塑性树脂的种类、共聚成分、共聚率、海成分与岛成分的复合比率等进行适当选择。另外,增容剂可以单独使用,也可以多个并用。
作为本发明中的增容剂,可以使用对疏水性高的聚甲基戊烯系树脂亲和性高的疏水性成分、和对作为岛成分使用的热塑性树脂亲和性高的成分这两方都包含于单一分子内的化合物。或可以使用对聚甲基戊烯系树脂亲和性高的疏水性成分、和可与作为岛成分使用的热塑性树脂进行反应的官能团这两方都包含于单一分子内的化合物。
作为构成增容剂的疏水性成分的具体例,可举出聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚苯乙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、丙烯-丁烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物等,但不限定于此。
关于增容剂,作为对热塑性树脂亲和性高的成分或可与热塑性树脂进行反应的官能团的具体例,可举出羧酸基、羧酸酐基、羧酸盐基、羧酸酯基、羧酸酰胺基、氨基、亚氨基、烷氧基甲硅烷基、硅烷醇基、甲硅烷基醚基、羟基、环氧基等,但不限定于此。
作为增容剂的具体例,可举出马来酸改性聚乙烯、马来酸酐改性聚丙烯、马来酸酐改性聚甲基戊烯、环氧改性聚苯乙烯、马来酸酐改性苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物、氨基改性苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物、亚氨基改性苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物等,但不限定于此。
本发明中的增容剂的添加量,在将聚甲基戊烯系树脂与热塑性树脂的合计设为100重量%的情况下优选为0.1~15重量%。如果增容剂的添加量为0.1重量%以上,则可获得海成分与岛成分的相容化效果,可改善断线的抑制等制丝操作性,因此优选。此外,由于相容化效果,岛成分的分散直径变小,在将聚甲基戊烯复合纤维进行染色时可获得鲜艳且有深度的显色,因此优选。此外可获得使岛成分溶出后的孔隙的直径变小,不易发生孔隙的变形、压坏的聚甲基戊烯多孔质纤维,因此优选。另一方面,如果增容剂的添加量为15重量%以下,则可以抑制由过度的增容剂带来的制丝操作性的不稳定化,因此优选。此外,可以使聚甲基戊烯复合纤维维持来源于聚甲基戊烯系树脂、热塑性树脂的纤维特性、外观、手感,因此优选。增容剂的添加量更优选为0.5~12重量%,进一步优选为1~10重量%。
接下来,对于本发明的聚甲基戊烯复合纤维进行说明。
本发明的聚甲基戊烯复合纤维的比重优选为0.83~1.1。聚甲基戊烯系树脂的比重为0.83,在单独进行了纤维化的情况下,虽然可以获得轻量性优异的纤维,但有不能进行染色这样的缺陷。本发明中,通过将低比重的聚甲基戊烯系树脂与能够染色的热塑性树脂进行复合,从而可以对轻量性优异的聚甲基戊烯系树脂赋予显色性。聚甲基戊烯复合纤维的比重根据进行复合的热塑性树脂的比重以及复合比率而变化。关于聚甲基戊烯复合纤维的比重,从轻量性的观点出发,越小越优选,优选为1.1以下。如果聚甲基戊烯复合纤维的比重为1.1以下,则可以兼具由聚甲基戊烯系树脂带来的轻量性和由热塑性树脂带来的显色性,因此优选。聚甲基戊烯复合纤维的比重更优选为0.83~1.05,进一步优选为0.83~1.0。
本发明的聚甲基戊烯复合纤维的总纤度,关于未拉伸丝和拉伸丝,都没有特别限制,优选为10~500dtex。如果聚甲基戊烯复合纤维的总纤度为10dtex以上,则除了制丝操作性、高级加工中的工序通过性良好以外,使用时绒毛的发生少,耐久性优异,因此优选。另一方面,如果聚甲基戊烯复合纤维的总纤度为500dtex以下,则在制成纤维以及纤维结构体的情况下,不会损伤柔软性,因此优选。聚甲基戊烯复合纤维的总纤度更优选为30~400dtex,进一步优选为50~300dtex。
本发明的聚甲基戊烯复合纤维的强度,关于未拉伸丝和拉伸丝,都没有特别限制,优选为0.5~5.0cN/dtex。聚甲基戊烯复合纤维的强度,从机械特性的观点出发,越高越优选,优选为0.5cN/dtex以上。如果聚甲基戊烯复合纤维的强度为0.5cN/dtex以上,则除了制丝操作性、高级加工中的工序通过性良好以外,可获得耐久性优异的纤维以及纤维结构体,因此优选。聚甲基戊烯复合纤维的强度更优选为0.7~5.0cN/dtex,进一步优选为1.0~5.0cN/dtex。
本发明的聚甲基戊烯复合纤维的伸长率,关于未拉伸丝和拉伸丝,都没有特别限制,优选为5~300%。如果聚甲基戊烯复合纤维的伸长率为5%以上,则纤维以及纤维结构体的耐摩耗性变得良好,绒毛的发生变少,因此优选。另一方面,如果聚甲基戊烯复合纤维的未拉伸丝的伸长率为300%以下,则拉伸中的操作性良好,通过拉伸可以提高机械特性,因此优选。此外,如果聚甲基戊烯复合纤维的拉伸丝的伸长率为30%以下,则纤维以及纤维结构体的尺寸稳定性变得良好,因此优选。在聚甲基戊烯复合纤维为未拉伸丝的情况下,伸长率优选为8~280%,进一步优选为10~250%。此外,在聚甲基戊烯复合纤维为拉伸丝的情况下,伸长率更优选为8~28%,进一步优选为10~25%。
本发明的聚甲基戊烯复合纤维的初始拉伸抵抗度,关于未拉伸丝和拉伸丝,都没有特别限制,按照JIS L1013:1999的8.10测得的初始拉伸抵抗度优选为10~100cN/dtex。如果聚甲基戊烯复合纤维的初始拉伸抵抗度为10cN/dtex以上,则高级加工中的操作性、工序通过性良好,因此优选。另一方面,如果聚甲基戊烯复合纤维的初始拉伸抵抗度为100cN/dtex以下,则不会损害纤维以及纤维结构体的柔软性,因此优选。聚甲基戊烯复合纤维的初始拉伸抵抗度更优选为15~80cN/dtex,进一步优选为20~60cN/dtex。
本发明的聚甲基戊烯复合纤维的平均纤维直径,关于未拉伸丝和拉伸丝,都没有特别限制,优选为3~100μm。如果聚甲基戊烯复合纤维的平均纤维直径为3μm以上,则制丝操作性、高级加工中的工序通过性良好,可获得机械特性优异的聚甲基戊烯复合纤维,因此优选。另一方面,如果聚甲基戊烯复合纤维的平均纤维直径为100μm以下,则不会损害纤维以及纤维结构体的柔软性,因此优选。聚甲基戊烯复合纤维的平均纤维直径更优选为5~70μm,进一步优选为7~50μm。
本发明的聚甲基戊烯复合纤维的纤维横截面中岛成分的分散直径优选为0.001~2μm。关于纤维横截面中岛成分的分散直径,从显色性的观点出发,越小越优选,优选为2μm以下。如果聚甲基戊烯复合纤维的纤维横截面中岛成分的分散直径为2μm以下,则熔融纺丝时从喷丝头的排出稳定,制丝操作性变得良好,因此优选。进一步,可获得由分散于海成分的聚甲基戊烯系树脂中的岛成分的热塑性树脂带来的优异的显色性,因此优选。聚甲基戊烯复合纤维的纤维横截面中岛成分的分散直径更优选为0.001~1.5μm,进一步优选为0.001~1.0μm。
关于本发明的聚甲基戊烯复合纤维,纤维横截面中岛成分的分散直径的变异系数CV优选为1~50%。对于变异系数CV的测定方法的详细内容如后所述,变异系数CV为均匀性的指标,为将标准偏差除以平均值而得的值。本发明的聚甲基戊烯复合纤维的纤维横截面中岛成分的分散直径的变异系数CV,从显色性的观点出发,越小越优选,但1%为技术上的下限。如果纤维横截面中岛成分的分散直径的变异系数CV为50%以下,则可获得由分散于海成分的聚甲基戊烯系树脂中的岛成分的热塑性树脂带来的优异的显色性,因此优选。纤维横截面中岛成分的分散直径的变异系数CV更优选为1~45%,进一步优选为1~40%,特别优选为1~30%,极其优选为1~20%。
本发明的聚甲基戊烯复合纤维,关于纤维的截面形状,没有特别限制,可以为正圆状的圆形截面,可以为非圆形截面。作为非圆形截面的具体例,可举出多叶形、多边形、扁平形、椭圆形、C字形、H字形、S字形、T字形、W字形、X字形、Y字形、田字形、井字形、中空形等,但不限定于此。
本发明的聚甲基戊烯复合纤维,关于纤维横截面中岛成分的截面形状,没有特别限制,可以为正圆状的圆形截面,可以为非圆形截面。作为非圆形截面的具体例,可举出多叶形、多边形、扁平形、椭圆形、T字形、X字形、Y字形等,但不限定于此。
接下来,对于本发明的聚甲基戊烯多孔质纤维进行说明。
本发明的聚甲基戊烯多孔质纤维可以包含热塑性树脂。本发明的聚甲基戊烯多孔质纤维通过从具有海成分为聚甲基戊烯系树脂、岛成分为热塑性树脂的海岛结构的复合纤维中使岛成分溶出,形成孔隙来获得。在以残留岛成分的一部分的方式形成孔隙的情况下,成为在孔隙周边存在热塑性树脂的状态。聚甲基戊烯系树脂为透明性高,折射率低的树脂,因此通过将纤维内部的孔隙周边所存在的热塑性树脂进行染色,可以获得从纤维内部的鲜艳的显色,可以对聚甲基戊烯多孔质纤维赋予显色性,因此优选。
本发明的聚甲基戊烯多孔质纤维,纤维横截面中孔隙的直径的变异系数CV为1~50%。对于变异系数CV的测定方法的详细内容如后所述,变异系数CV为均匀性的指标,为将标准偏差除以平均值而得的值。本发明的聚甲基戊烯多孔质纤维的纤维横截面中孔隙的直径的变异系数CV,从耐久性的观点出发,越小越优选,但1%为技术上的下限。如果纤维横截面中孔隙的直径的变异系数CV为50%以下,则孔径的均匀性高,可以抑制由应力集中引起的孔隙的变形、压坏,可获得孔隙对于外力的保持率高的聚甲基戊烯多孔质纤维,因此优选。此外,在聚甲基戊烯多孔质纤维包含热塑性树脂,孔径的均匀性高的情况下,通过热塑性树脂的染色可获得均匀的显色,因此优选。纤维横截面中孔隙的直径的变异系数CV更优选为1~45%,进一步优选为1~40%,特别优选为1~30%,极其优选为1~20%。
本发明的聚甲基戊烯多孔质纤维的纤维横截面中孔隙的平均直径优选为0.001~2μm。如果纤维横截面中孔隙的平均直径为0.001μm以上,则可获得由孔隙带来的轻量化、保温性、缓冲性等效果,因此优选。此外,在聚甲基戊烯多孔质纤维包含热塑性树脂,热塑性树脂在纤维内部微分散的情况下,通过热塑性树脂的染色而来自纤维内部的透射光、反射光变得杂乱,可获得鲜艳的显色,因此优选。另一方面,如果纤维横截面中孔隙的平均直径为2μm以下,则不易发生孔隙的变形、压坏,因此孔隙对于外力的保持率高,耐久性优异,因此优选。聚甲基戊烯多孔质纤维的纤维横截面中孔隙的平均直径更优选为0.005~1.5μm,进一步优选为0.01~1.0μm。
本发明的聚甲基戊烯多孔质纤维的空隙率优选为0.1~70%。如果空隙率为0.1%以上,则除了可以使低比重的聚甲基戊烯系树脂进一步轻量化以外,还可以赋予保温性、缓冲性的功能,因此优选。另一方面,如果空隙率为70%以下,则可以兼具纤维以及纤维结构体的机械强度与轻量性、保温性、缓冲性等功能,因此优选。聚甲基戊烯多孔质纤维的空隙率更优选为0.5~60%,进一步优选为1~50%,特别优选为5~30%,极其优选为10~20%。
本发明的聚甲基戊烯多孔质纤维的比重优选为0.25~0.80。聚甲基戊烯系树脂的比重为0.83,即使单独进行了纤维化的情况下,也可获得一定程度的轻量性优异的纤维。本发明中,通过在纤维中形成孔隙而制成多孔质纤维,从而可以使低比重的聚甲基戊烯纤维进一步轻量化,并且可以赋予由孔隙带来的保温性、缓冲性的功能。聚甲基戊烯多孔质纤维的比重根据纤维的空隙率而变化。如果聚甲基戊烯多孔质纤维的比重为0.25以上,则可以兼具纤维以及纤维结构体的机械强度与轻量性、保温性、缓冲性等功能,因此优选。另一方面,如果聚甲基戊烯多孔质纤维的比重为0.80以下,除了可以使低比重的聚甲基戊烯系树脂进一步轻量化以外,还可以赋予保温性、缓冲性的功能,因此优选。聚甲基戊烯多孔质纤维的比重更优选为0.33~0.75,进一步优选为0.42~0.70。
本发明的聚甲基戊烯多孔质纤维的总纤度没有特别限制,可以根据用途、要求特性进行适当选择,优选为10~500dtex。如果聚甲基戊烯多孔质纤维的总纤度为10dtex以上,则除了断线少,工序通过性良好以外,使用时绒毛的发生少,耐久性优异,因此优选。另一方面,如果聚甲基戊烯多孔质纤维的总纤度为500dtex以下,则制成纤维以及纤维结构体的情况下,不会损害柔软性,因此优选。聚甲基戊烯多孔质纤维的总纤度更优选为30~400dtex,进一步优选为50~300dtex。
本发明的聚甲基戊烯多孔质纤维的强度没有特别限制,可以根据用途、要求特性进行适当选择,优选为0.5~5.0cN/dtex。聚甲基戊烯多孔质纤维的强度,从机械特性的观点出发,越高越优选,优选为0.5cN/dtex以上。如果聚甲基戊烯多孔质纤维的强度为0.5cN/dtex以上,则除了断线少,工序通过性良好以外,耐久性优异,因此优选。聚甲基戊烯多孔质纤维的强度更优选为0.7~5.0cN/dtex,进一步优选为1.0~5.0cN/dtex。
本发明的聚甲基戊烯多孔质纤维的伸长率没有特别限制,可以根据用途、要求特性进行适当选择,优选为5~300%。如果聚甲基戊烯多孔质纤维的伸长率为5%以上,则纤维以及纤维结构体的耐摩耗性变得良好,绒毛的发生少,耐久性变得良好,因此优选。另一方面,如果聚甲基戊烯多孔质纤维的伸长率为300%以下,则纤维以及纤维结构体的尺寸稳定性变得良好,因此优选。在制造聚甲基戊烯多孔质纤维的过程中进行了拉伸的情况下,伸长率更优选为8~28%,进一步优选为10~25%。
本发明的聚甲基戊烯多孔质纤维的初始拉伸抵抗度没有特别限制,可以根据用途、要求特性进行适当选择,按照JIS L1013:1999的8.10测得的初始拉伸抵抗度优选为10~100cN/dtex。如果聚甲基戊烯多孔质纤维的初始拉伸抵抗度为10cN/dtex以上,则工序通过性、操作性良好,机械特性优异,因此优选。另一方面,如果聚甲基戊烯多孔质纤维的初始拉伸抵抗度为100cN/dtex以下,则不会损害纤维以及纤维结构体的柔软性,因此优选。聚甲基戊烯多孔质纤维的初始拉伸抵抗度更优选为15~80cN/dtex,进一步优选为20~60cN/dtex。
本发明的聚甲基戊烯多孔质纤维的平均纤维直径没有特别限制,可以根据用途、要求特性进行适当选择,作为平均纤维直径,优选为3~100μm。如果聚甲基戊烯多孔质纤维的平均纤维直径为3μm以上,则工序通过性、操作性良好,耐久性优异,因此优选。另一方面,如果聚甲基戊烯多孔质纤维的平均纤维直径为100μm以下,则不会损害纤维以及纤维结构体的柔软性,因此优选。聚甲基戊烯多孔质纤维的平均纤维直径更优选为5~70μm,进一步优选为7~50μm。
本发明的聚甲基戊烯多孔质纤维,关于纤维的截面形状,没有特别限制,可以为正圆状的圆形截面,可以为非圆形截面。作为非圆形截面的具体例,可举出多叶形、多边形、扁平形、椭圆形、C字形、H字形、S字形、T字形、W字形、X字形、Y字形等,但不限定于此。
本发明的聚甲基戊烯多孔质纤维,关于纤维横截面中孔隙的截面形状,没有特别限制,可以为正圆状的圆形截面,可以为非圆形截面。作为非圆形截面的具体例,可举出多叶形、多边形、扁平形、椭圆形、T字形、X字形、Y字形等,但不限定于此。
本发明的聚甲基戊烯复合纤维和聚甲基戊烯多孔质纤维,可以添加次要的添加物来进行各种改性。作为次要的添加剂的具体例,可举出增容剂、增塑剂、紫外线吸收剂、红外线吸收剂、荧光增白剂、脱模剂、抗菌剂、成核剂、热稳定剂、抗氧化剂、抗静电剂、着色防止剂、调节剂、消光剂、消泡剂、防腐剂、胶凝剂、胶乳、填料、油墨、着色剂、染料、颜料、香料等,但不限定于此。这些次要的添加物可以单独使用,也可以多个并用。
本发明的聚甲基戊烯复合纤维和聚甲基戊烯多孔质纤维,关于纤维的形态,没有特别限制,可以为单丝、复丝、化纤短纤维等中的任一形态。
本发明的聚甲基戊烯复合纤维和聚甲基戊烯多孔质纤维能够与一般的纤维同样地进行拉伸、假捻、捻线等加工,对于织制、编制,也可以与一般的纤维同样地处理。
包含本发明的聚甲基戊烯复合纤维和聚甲基戊烯多孔质纤维的纤维结构体的形态没有特别限制,可以按照公知的方法,制成织物、编物、毛圈布帛、非织造布、细纱、絮棉等。此外,包含本发明的聚甲基戊烯复合纤维和聚甲基戊烯多孔质纤维的纤维结构体可以为任何织组织或编组织,可以适合采用平纹组织、斜纹组织、缎纹组织或它们的变化织、经编、纬编、圆型针织、花边网眼组织或它们的变化编等。
本发明的聚甲基戊烯复合纤维和聚甲基戊烯多孔质纤维在制成纤维结构体时,可以通过将聚甲基戊烯复合纤维或聚甲基戊烯多孔质纤维与其它纤维进行交织、交编等而组合,可以使用聚甲基戊烯复合纤维或聚甲基戊烯多孔质纤维和其它纤维来制成混纤丝后,来制成纤维结构体。
接下来,对于本发明的聚甲基戊烯复合纤维和聚甲基戊烯多孔质纤维的制造方法进行说明。
本发明中的聚甲基戊烯复合纤维具有海成分为聚甲基戊烯系树脂、岛成分为热塑性树脂的海岛结构。此外,本发明的聚甲基戊烯多孔质纤维可以通过从具有海成分为聚甲基戊烯系树脂、岛成分为热塑性树脂的海岛结构的聚甲基戊烯复合纤维中,使至少一部分岛成分溶出来获得。在使岛成分完全溶出而形成孔隙的情况下,可获得仅包含聚甲基戊烯系树脂,轻量性优异的聚甲基戊烯多孔质纤维,因此优选。此外,在不使岛成分完全溶出,而以残留岛成分的一部分的形式形成孔隙的情况下,可获得包含聚甲基戊烯系树脂和热塑性树脂的聚甲基戊烯多孔质纤维。在该情况下,除了轻量性以外,可以通过将热塑性树脂进行染色来对聚甲基戊烯多孔质纤维赋予显色性,因此优选。
本发明中,作为形成海岛结构的方法,可举出作为熔融纺丝的一种的海岛型复合纺丝、聚合物合金型纺丝等,但不限定于此。一般而言,在进行了海岛型复合纺丝的情况下,通过岛成分的溶出不会形成从聚甲基戊烯多孔质纤维的纤维内部向纤维外部(纤维的侧面)的贯通孔,在进行了聚合物合金型纺丝的情况下,通过岛成分的溶出而形成从聚甲基戊烯多孔质纤维的纤维内部向纤维外部(纤维的侧面)的贯通孔,但根据海成分与岛成分的复合比率、熔融粘度比等,贯通孔的形成状态适当变化。
本发明的聚甲基戊烯复合纤维的海成分/岛成分的复合比率(重量比)优选为20/80~99/1。如果海成分的复合比率为20重量%以上,则熔融纺丝时不发生岛成分彼此合并那样的复合异常等,从喷丝头的排出稳定,因此优选。此外,由于显色性高的热塑性树脂分散于折射率低的聚甲基戊烯系树脂,因此除了可以实现鲜艳且有深度的显色以外,还可以对热塑性树脂赋予作为聚甲基戊烯系树脂的特长的轻量性,因此优选。另一方面,如果海成分的复合比率为99重量%以下,即岛成分的复合比率为1重量%以上,则通过将对海成分配置的大量岛成分进行染色,从而对岛成分的透射光、来自岛成分的反射光变得杂乱,可获得鲜艳且有深度的显色,因此优选。海成分/岛成分的复合比率(重量比)更优选为30/70~95/5,进一步优选为40/60~90/10。
用于获得本发明的聚甲基戊烯多孔质纤维的聚甲基戊烯复合纤维的海成分/岛成分的复合比率(重量比)优选为30/70~99.9/0.1。如果海成分的复合比率为30重量%以上,则熔融纺丝时不发生岛成分彼此合并那样的复合异常等,从喷丝头的排出稳定,因此优选。此外,可以兼具纤维以及纤维结构体的机械强度与轻量性、保温性、缓冲性等功能,因此优选。另一方面,如果海成分的复合比率为99.9重量%以下,即岛成分的复合比率为0.1重量%以上,则除了可以通过岛成分的溶出进行多孔质化,可以使低比重的聚甲基戊烯系树脂进一步轻量化以外,还可以赋予保温性、缓冲性的功能,因此优选。海成分/岛成分的复合比率(重量比)更优选为40/60~99/1,进一步优选为50/50~95/5。
本发明的聚甲基戊烯复合纤维的纤维横截面中岛成分数,在进行海岛型复合纺丝的情况下,优选为8~200个。如果岛成分数为8个以上,则与芯鞘型复合纤维、岛成分数小于8个的海岛型复合纤维不同,对岛成分的透射光、来自岛成分的反射光变得杂乱,可获得鲜艳且有深度的显色,因此优选。另一方面,如果岛成分数为200个以下,喷丝头的结构不会变得复杂,可抑制由岛成分彼此合并那样的复合异常等带来的制丝操作性、机械特性的恶化,因此优选。进行海岛型复合纺丝的情况下的纤维横截面中岛成分数更优选为16~180个,进一步优选为32~160个。在进行聚合物合金型纺丝的情况下,纤维横截面中岛成分数没有特别限制,从显色性的观点出发,岛成分数越多越优选,优选为8个以上。如果岛成分数为8个以上,则对岛成分的透射光、来自岛成分的反射光变得杂乱,可获得鲜艳且有深度的显色,因此优选。进行聚合物合金型纺丝的情况下的纤维横截面中岛成分数更优选为16个以上,进一步优选为32个以上。
用于获得本发明的聚甲基戊烯多孔质纤维的聚甲基戊烯复合纤维的纤维横截面中岛成分数,只要是对于形成本发明的聚甲基戊烯多孔质纤维而言充分的数即可。进行海岛型复合纺丝的情况下的纤维横截面中岛成分数优选为8~200个。如果岛成分数为8个以上,即孔隙数为8个以上,则与孔隙数小于8个的中空纤维不同,对纤维施加了外力时应力被分散,不易发生由应力集中引起的孔隙的变形、压坏,可获得孔隙的保持率高的聚甲基戊烯多孔质纤维,因此优选。此外,在聚甲基戊烯多孔质纤维包含热塑性树脂的情况下,通过纤维内部存在的热塑性树脂的染色,来自纤维内部的透射光、反射光变得杂乱,可获得鲜艳的显色,因此优选。另一方面,如果岛成分数为200个以下,则喷丝头的结构不会变得复杂,可抑制岛成分彼此合并那样的复合异常等,因此岛成分的分散直径的均匀性高,此外,通过岛成分的溶出而获得的聚甲基戊烯多孔质纤维的孔径的均匀性高,不易发生孔隙的变形、压坏,因此优选。此外,在聚甲基戊烯多孔质纤维包含热塑性树脂,孔径的均匀性高的情况下,通过热塑性树脂的染色可获得均匀的显色,因此优选。进行海岛型复合纺丝的情况下的纤维横截面中岛成分数更优选为16~180个,进一步优选为32~160个。在进行聚合物合金型纺丝的情况下,纤维横截面中岛成分数没有特别限制,从通过岛成分的溶出获得的聚甲基戊烯多孔质纤维的轻量性、保温性、缓冲性等观点出发,岛成分数越多越优选,优选为8个以上。如果岛成分数为8个以上,即孔隙数为8个以上,则与孔隙数小于8个的中空纤维不同,对纤维施加了外力时应力被分散,不易发生由应力集中引起的孔隙的变形、压坏,可获得孔隙的保持率高的聚甲基戊烯多孔质纤维,因此优选。此外,在聚甲基戊烯多孔质纤维包含热塑性树脂的情况下,通过纤维内部存在的热塑性树脂的染色,来自纤维内部的透射光、反射光变得杂乱,可获得鲜艳的显色,因此优选。进行聚合物合金型纺丝的情况下的纤维横截面中岛成分数更优选为16个以上,进一步优选为32个以上。
本发明中,作为海成分的聚甲基戊烯系树脂的熔融粘度(ηa)与作为岛成分的热塑性树脂的熔融粘度(ηb)的熔融粘度比(ηb/ηa)优选为0.1~4.0。对于熔融粘度η的测定方法的详细内容如后所述,所谓熔融粘度比,为分别对于聚甲基戊烯系树脂、热塑性树脂,将测定温度设为纺丝温度,将剪切速度设为1216sec-1而测得的熔融粘度的比。另外,所谓纺丝温度,为将熔融纺丝机的纺丝块中的纺丝组件进行加热的温度。在通过熔融纺丝进行复合化的情况下,特别是在进行聚合物合金型纺丝的情况下,岛成分在海成分中的分散状态根据海成分与岛成分的熔融粘度比而变化,因此海成分与岛成分的熔融粘度比在控制纤维横截面中岛成分的分散直径、以及使岛成分溶出后的纤维横截面中孔隙的直径方面变得重要。即,根据海成分与岛成分的熔融粘度比,纤维横截面中岛成分的分散直径的变异系数CV和孔隙的直径的变异系数CV发生变化。如果熔融粘度比(ηb/ηa)为0.1以上,则熔融纺丝时不发生岛成分彼此合并那样的复合异常,因此纤维横截面中岛成分的分散直径不会粗大化,成为良好的分散状态的海岛结构,因此优选。此外,使岛成分溶出后的纤维横截面中孔隙的直径的均匀性变高,因此优选。进一步,在聚甲基戊烯多孔质纤维包含热塑性树脂,孔隙的直径的均匀性高的情况下,通过热塑性树脂的染色可获得均匀的显色,因此优选。另一方面,如果熔融粘度比(ηb/ηa)为4.0以下,则熔融纺丝时从喷丝头的排出稳定,制丝操作性变得良好,因此优选。此外,纤维横截面中岛成分的分散直径的均匀性高,因此进行了染色时没有染斑而匀染性优异,并且使岛成分溶出时纤维横截面中孔隙的直径的均匀性变高,因此优选。进一步,在聚甲基戊烯多孔质纤维包含热塑性树脂的情况下,如果孔隙的直径的均匀性高,则通过热塑性树脂的染色可获得均匀的显色,因此优选。熔融粘度比(ηb/ηa)更优选为0.3~3.0,进一步优选为0.5~2.0。
本发明中,优选在进行熔融纺丝之前预先使聚甲基戊烯系树脂和热塑性树脂干燥,使含水率为0.3重量%以下。如果含水率为0.3重量%以下,则熔融纺丝时不会由于水分而发泡,能够稳定地进行纺丝,因此优选。含水率更优选为0.2重量%以下,进一步优选为0.1重量%以下。
作为熔融纺丝的方法,按照公知的方法,可举出以下所示的方法等,但不限定于此。本发明中为了形成海岛结构,可以适合采用海岛型复合纺丝或聚合物合金型纺丝。
在进行海岛型复合纺丝的情况下,可以适合采用下述方法:根据需要将片料干燥后,将片料供给至挤出型、加压熔化型等的熔融纺丝机,将海成分与岛成分分别分开熔融,用计量泵计量。然后,在纺丝块中导入到加温了的纺丝组件中,在纺丝组件内将熔融聚合物过滤后,用海岛型复合用喷丝头使海成分与岛成分合流而形成海岛结构,从喷丝头排出而制成纤维丝条的方法。
在进行聚合物合金型纺丝的情况下,作为从喷丝头排出而制成纤维丝条的方法,可举出以下所示的例子,但不限定于此。作为第一例,可举出下述方法:将海成分与岛成分用挤出机等预先熔融混炼而复合化了的片料根据需要干燥后,将片料供给至熔融纺丝机进行熔融,用计量泵计量。然后,在纺丝块中导入到加温了的纺丝组件中,在纺丝组件内将熔融聚合物过滤后,从喷丝头排出而制成纤维丝条的方法。作为第二例,可举出下述方法:根据需要将片料干燥,以片料的状态将海成分与岛成分混合后,将混合了的片料供给至熔融纺丝机进行熔融,用计量泵计量。然后,在纺丝块中导入到加温了的纺丝组件中,在纺丝组件内将熔融聚合物过滤后,从喷丝头排出而制成纤维丝条的方法。
从喷丝头排出的纤维丝条在海岛型复合纺丝、聚合物合金型纺丝的任一情况下,都通过冷却装置来冷却固化,用第1导丝辊牵引,介由第2导丝辊用卷绕机卷绕,制成卷绕丝。另外,为了提高制丝操作性、生产性、纤维的机械特性,可以根据需要在喷丝头下部设置2~20cm长度的加热筒、保温筒。此外,可以使用给油装置来向纤维丝条给油,可以使用交织装置来对纤维丝条赋予交织。
熔融纺丝中的纺丝温度可以根据聚甲基戊烯系树脂和热塑性树脂的熔点、耐热性等进行适当选择,优选为220~320℃的范围。如果纺丝温度为220℃以上,则由喷丝头排出的纤维丝条的伸长粘度充分地降低,因此排出稳定,进一步,纺丝张力不会变得过高,可以抑制断线,因此优选。另一方面,如果纺丝温度为320℃以下,则可以抑制纺丝时的热分解,不会发生所得的聚甲基戊烯复合纤维和聚甲基戊烯多孔质纤维的机械特性不良、着色,因此优选。纺丝温度更优选为240~300℃,进一步优选为260~280℃。
熔融纺丝中的纺丝速度可以根据热塑性树脂的种类、复合比率、纺丝温度等进行适当选择,优选为10~5000m/分钟。如果纺丝速度为10m/分钟以上,则移动丝条稳定,可以抑制断线,因此优选。另一方面,如果纺丝速度为5000m/分钟以下,则可以将纤维丝条充分地冷却,可以进行稳定的纺丝,因此优选。纺丝速度更优选为300~4000m/分钟,进一步优选为500~3000m/分钟。
通过熔融纺丝而被牵引了的纤维,为了获得具有所期望的纤维特性的聚甲基戊烯复合纤维和聚甲基戊烯多孔质纤维,可以被拉伸。在进行拉伸的情况下,可以利用下述方法:将暂时牵引了的纤维进行拉伸的2工序法、或不牵引而连续地拉伸的直接纺丝拉伸法中的任一方法。
在进行拉伸的情况下,可以利用1段拉伸法或2段以上的多段拉伸法的任一方法。作为拉伸中的加热方法,只要是可以将移动丝条直接地或间接地加热的装置,则没有特别限定。作为加热方法的具体例,可举出加热辊、热针、热板、温水、热水等的液体浴、热空气、蒸汽等的气体浴、激光等,但不限定于此。这些加热方法可以单独使用,也可以多个并用。作为加热方法,从加热温度的控制、对移动丝条的均匀的加热、装置不复杂的观点出发,可以适合采用与加热辊的接触、与热针的接触、与热板的接触、在液体浴中的浸渍。
进行拉伸的情况下的拉伸倍率可以根据热塑性树脂的种类、复合比率、拉伸后的聚甲基戊烯复合纤维和聚甲基戊烯多孔质纤维的强度、伸长率等进行适当选择,优选为1.02~7.0倍。如果拉伸倍率为1.02倍以上,则可以通过拉伸而提高聚甲基戊烯复合纤维和聚甲基戊烯多孔质纤维的强度、伸长率等机械特性,因此优选。另一方面,如果拉伸倍率为7.0倍以下,则可以抑制拉伸时的断线,进行稳定的拉伸,因此优选。拉伸倍率更优选为1.2~6.0倍,进一步优选为1.5~5.0倍。
进行拉伸的情况下的拉伸温度可以根据热塑性树脂的种类、复合比率、拉伸后的聚甲基戊烯复合纤维和聚甲基戊烯多孔质纤维的强度、伸长率等进行适当选择,优选为50~150℃。如果拉伸温度为50℃以上,则供于拉伸的丝条的预热充分地进行,拉伸时的热变形变得均匀,可以抑制纤度不匀的发生,因此优选。另一方面,如果拉伸温度为150℃以下,则纤维相对于拉伸辊的滑动性变得良好,因此可以抑制断线,进行稳定的拉伸,因此优选。拉伸温度更优选为60~140℃,进一步优选为70~130℃。此外,可以根据需要进行50~150℃的热定形。
进行拉伸的情况下的拉伸速度可以根据热塑性树脂的种类、复合比率、拉伸方法为2工序法或为直接纺丝拉伸法等进行适当选择,优选为30~1000m/分钟。如果拉伸速度为30m/分钟以上,则移动丝条稳定,可以抑制断线,因此优选。另一方面,如果拉伸速度为1000m/分钟以下,则可以抑制拉伸时的断线,进行稳定的拉伸,因此优选。拉伸速度更优选为50~800m/分钟,进一步优选为100~500m/分钟。
关于本发明中的岛成分的溶出,可以从具有海岛结构的聚甲基戊烯复合纤维的未拉伸丝或拉伸丝的任一者中使岛成分溶出,可以使用具有海岛结构的聚甲基戊烯复合纤维来制成编织物、非织造布、细纱等纤维结构体后使岛成分溶出,但不限定于此。此外,可以不使岛成分完全溶出,制成残留岛成分的一部分的状态的聚甲基戊烯多孔质纤维。在残留作为岛成分的热塑性树脂的一部分的情况下,可以通过将热塑性树脂进行染色来对聚甲基戊烯多孔质纤维赋予显色性,因此可以适合采用。
本发明中,可以根据热塑性树脂的种类、共聚成分、共聚率等,适当选择用于使岛成分溶出的溶剂。例如,作为热塑性树脂,在使用聚酯的情况下,可以适合采用包含氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾等碱金属化合物等的碱性水溶液,在使用聚酰胺的情况下,可以适合采用包含甲酸等的酸水溶液,在使用聚乙烯醇或聚亚烷基二醇的情况下,可以适合采用热水,在使用聚烯烃、聚苯乙烯的情况下,可以适合采用甲苯、二甲苯、三氯乙烯等有机溶剂,在使用纤维素衍生物的情况下,可以适合采用丙酮、氯仿等有机溶剂或水等,但不限定于此。
使岛成分溶出时的处理温度以及处理时间可以根据热塑性树脂的种类、海成分与岛成分的复合比率、用于使岛成分溶出的溶剂等进行适当选择。此外,可以通过使岛成分溶出时的处理温度以及处理时间,调整聚甲基戊烯多孔质纤维的内部所残存的热塑性树脂的比例。另外,热塑性树脂的残存率可以根据热塑性树脂的比重、显色性、复合比率等进行适当选择,优选为1~20%。如果热塑性树脂的残存率为1%以上,则可以对聚甲基戊烯多孔质纤维赋予显色性,因此优选。如果热塑性树脂的残存率为20%以下,则可以兼具由聚甲基戊烯树脂带来的轻量性和由热塑性树脂带来的显色性,因此优选。热塑性树脂的残存率更优选为3~17%,进一步优选为5~15%。
使岛成分溶出时所使用的碱性水溶液、酸水溶液等溶剂的浓度可以根据热塑性树脂的种类、共聚成分、共聚率、海成分与岛成分的复合比率、用于使岛成分溶出的处理温度、处理时间等进行适当选择。此外,可以通过使岛成分溶出时所使用的碱性水溶液、酸水溶液等溶剂的浓度,调整聚甲基戊烯多孔质纤维的内部所残存的热塑性树脂的比例。
本发明中,将促进岛成分的溶出作为目的,可以根据需要在用于使岛成分溶出的溶剂中添加促进剂。促进剂可以根据热塑性树脂的种类、共聚成分、共聚率、海成分与岛成分的复合比率、用于使岛成分溶出的处理温度、处理时间等进行适当选择。例如,在使用聚酯作为热塑性树脂的情况下,作为促进剂的具体例,可举出辛基二甲基氯化铵、月桂基三甲基氯化铵、三甲基苄基氯化铵、月桂基二甲基苄基氯化铵、硬脂基三甲基氯化铵、鲸蜡基三甲基氯化铵、辛基三甲基溴化铵、月桂基二丁基烯丙基溴化铵、鲸蜡基二甲基环己基溴化铵、月桂基苯基三甲基硫酸甲酯铵、硬脂基乙基二羟基乙基硫酸乙酯铵、月桂基三羟基乙基氢氧化铵等季铵盐等,但不限定于此。这些促进剂可以单独使用,也可以多个并用。
岛成分的溶出所使用的装置可以根据聚甲基戊烯复合纤维或包含聚甲基戊烯复合纤维的纤维结构体的形态进行适当选择。作为岛成分的溶出所使用的装置的具体例,可举出通常的染色加工所使用的筒子染色机、液流染色机、转筒染色机、轴经染色机、绳状染色机、卷染机、高压卷染机,或将用于使岛成分溶出的溶剂填塞赋予后进行常压蒸汽、加压蒸汽、干热处理的方法等,但不限定于此。
本发明中,可以在使岛成分溶出后,根据热塑性树脂的种类、用于使岛成分溶出的溶剂的种类,进行水洗、中和、干燥等处理。
本发明中,可以根据需要在聚甲基戊烯复合纤维、包含聚甲基戊烯复合纤维的纤维结构体、聚甲基戊烯多孔质纤维、包含聚甲基戊烯多孔质纤维的纤维结构体等的任一状态下进行染色。此外,可以不使岛成分的热塑性树脂完全溶出,将残留了岛成分的热塑性树脂的一部分的状态的聚甲基戊烯多孔质纤维进行染色。
本发明中的染色方法没有特别限制,可以按照公知的方法,适合采用筒子染色机、液流染色机、转筒染色机、轴经染色机、卷染机、高压卷染机等。
本发明中,可以根据热塑性树脂的种类来适当选择染料。在使用了任一染料的情况下,构成聚甲基戊烯复合纤维和聚甲基戊烯多孔质纤维的聚甲基戊烯系树脂都基本上不会被染色,但通过染色热塑性树脂,能够获得显色性优异的纤维以及纤维结构体。作为热塑性树脂,在使用聚酯的情况下,可以适合采用分散染料,在使用聚酰胺的情况下,可以适合采用酸性染料,在使用热塑性聚丙烯腈的情况下,可以适合采用阳离子染料,在使用热塑性聚氨酯的情况下,可以适合采用酸性染料,在使用改性聚烯烃的情况下,可以适合采用阳离子染料,在使用聚氯乙烯的情况下,可以适合采用分散染料,在使用纤维素衍生物的情况下,可以适合采用分散染料,但不限定于此。
本发明中,关于染料浓度、染色温度,没有特别限制,可以适合采用公知的方法。此外,可以根据需要在染色加工前进行精练,可以在染色加工后进行还原洗涤。
通过本发明获得的聚甲基戊烯复合纤维和包含聚甲基戊烯复合纤维的纤维结构体,对轻量性优异的聚甲基戊烯纤维赋予了鲜艳且有深度的显色性。因此,除了以往的使用聚烯烃系纤维的用途以外,还能够在衣料用途以及要求轻量性、显色性的用途中发展。此外,通过本发明获得的聚甲基戊烯多孔质纤维和包含聚甲基戊烯多孔质纤维的纤维结构体,其轻量性优异,并且孔径的均匀性高,孔隙对于外力的保持率高。因此,可以适合用于要求轻量性、保温性、缓冲性的用途。此外,在聚甲基戊烯多孔质纤维包含热塑性树脂的情况下,可以赋予显色性,因此可以适合用于要求显色性的用途。作为以往的使用聚烯烃系纤维的用途,可举出方块地毯、家庭用铺垫织物、汽车用垫等内饰用途、绳索、防护网、滤布、狭幅带、编带、椅套等材料用途等、但不限定于此。此外,作为通过本发明而被扩充的用途,可举出女装、男装、衬里、内衣、羽绒、背心、汗衫、外套等一般衣料、防风外衣、户外服、滑雪服、高尔夫服、游泳衣等体育衣料、被褥用絮棉、被褥用侧布、被褥罩、毛毯、毛毯用侧布、毛毯罩、枕头填充材、枕套、床单等寝具、桌布、窗帘等内饰、带、包、缝纫丝、睡袋、帐篷等材料等的用途,但不限定于此。
实施例
以下,通过实施例更详细地说明本发明。另外,实施例中的各特性值采用以下方法来求出。
A.熔点
关于聚甲基戊烯系树脂和热塑性树脂,使用パーキンエルマー制差示扫描量热计(DSC)DSC7型来测定熔点。在氮气气氛下,将试样约10mg以升温速度15℃/分钟从30℃升温至280℃后,在280℃保持3分钟,除去试样的热历程。然后,以降温速度15℃/分钟从280℃降温至30℃后,在30℃保持3分钟。进一步以升温速度15℃/分钟从30℃升温至280℃,将第2次升温过程中所观测到的吸热峰的峰温度设为熔点(℃)。另外,测定对每1试样进行3次,将其平均值设为熔点。
B.海/岛/增容剂复合比率
由作为聚甲基戊烯复合纤维的原料使用的海成分的重量、和岛成分的重量、增容剂的重量(使用增容剂的情况下),算出海/岛/增容剂复合比率(重量比)。
C.熔融粘度比
关于预先真空干燥了的聚甲基戊烯系树脂(a)和热塑性树脂(b),利用东洋精机制毛细管流变仪capillograph 1B,使用孔径1.0mm、孔长10mm的毛细管,在氮气气氛下滞留了5分钟后进行测定。另外,使测定温度与后述实施例中的纺丝温度同样,将剪切速度1216sec-1时的表观粘度(Pa·s)设为熔融粘度(Pa·s)。测定对每1试样进行3次,将其平均值设为熔融粘度。将聚甲基戊烯系树脂(a)、热塑性树脂(b)的熔融粘度分别设为ηa、ηb,使用下述式算出熔融粘度比。
熔融粘度比(ηb/ηa)=ηb/ηa
D.纤度
在温度20℃、湿度65%RH的环境下,使用INTEC制电动测长机,绞取了通过实施例获得的聚甲基戊烯复合纤维(岛成分溶出前)或聚甲基戊烯多孔质纤维(岛成分溶出后)100m的纤维。测定所得的绞纱的重量,使用下述式算出纤度(dtex)。另外,测定对每1试样进行5次,将其平均值设为纤度。
纤度(dtex)=纤维100m的重量(g)×100
E.强度、伸长率
强度和伸长率如下算出:将通过实施例获得的聚甲基戊烯复合纤维(岛成分溶出前)或聚甲基戊烯多孔质纤维(岛成分溶出后)作为试样,按照JIS L1013:1999(化学纤维长丝试验方法)8.5来算出。在温度20℃、湿度65%RH的环境下,使用岛津制作所制自动绘图仪AG-50NISMS型,在初始试样长20cm、拉伸速度20cm/分钟的条件下进行拉伸试验。将显示最大荷重的点的应力(cN)除以纤度(dtex)来算出强度(cN/dtex),使用显示最大荷重的点的伸长(L1)与初始试样长(L0),通过下述式算出伸长率(%)。另外,测定对每1试样进行10次,将其平均值设为强度和伸长率。
伸长率(%)={(L1-L0)/L0}×100
F.初始拉伸抵抗度
初始拉伸抵抗度如下算出:将通过实施例获得的聚甲基戊烯复合纤维(岛成分溶出前)或聚甲基戊烯多孔质纤维(岛成分溶出后)作为试样,按照JIS L1013:1999(化学纤维长丝试验方法)8.10来算出。与上述E同样地进行测定来描绘出荷重-伸长曲线,求出在该曲线的原点附近荷重变化相对于伸长变化的最大点,使用JIS L1013:1999(化学纤维长丝试验方法)8.10中记载的式子来算出初始拉伸抵抗度(cN/dtex)。另外,测定对每1试样进行5次,将其平均值设为初始拉伸抵抗度。
G.热塑性树脂的残存率(%)
将包含通过实施例获得的聚甲基戊烯多孔质纤维(岛成分溶出后)的筒状编织物作为试样,在60℃的干燥机中干燥2小时后,测定重量W0(g)。然后,在与各个实施例同样的条件下浸渍于溶剂中,进行水洗后,在60℃的干燥机中干燥2小时来测定重量W1(g)。反复进行在溶剂中的浸渍、水洗、干燥直至重量变化消失。将重量变化消失的时刻的重量设为W2(g),通过下述式来算出热塑性树脂的残存率(%)。
热塑性树脂的残存率(%)={(W1-W2)/W0}×100
H.平均纤维直径、岛成分的分散直径、孔隙的平均直径
将通过实施例获得的聚甲基戊烯复合纤维(岛成分溶出前)或聚甲基戊烯多孔质纤维(岛成分溶出后)用铂-钯合金蒸镀后,使用日立制扫描型电子显微镜(SEM)S-4000型,观察相对于纤维轴垂直的截面,即纤维横截面,拍摄纤维横截面的显微镜照片。用于测定平均纤维直径的观察以300倍进行,测定任选抽出的30根纤维的直径,将其平均值设为平均纤维直径(μm)。用于求出岛成分的分散直径或孔隙的平均直径的观察以300倍、500倍、1000倍、3000倍、5000倍、10000倍、30000倍、50000倍的各倍率进行,在拍摄显微镜照片时选择可以观察到100个以上岛成分或孔隙的最低倍率。关于所拍摄的照片,测定由同一照片任选抽出的100个岛成分或孔隙的直径,将其平均值设为岛成分的分散直径(μm)或孔隙的平均直径(μm)。纤维横截面存在的岛成分或孔隙不一定限于正圆,因此在不是正圆的情况下,采用对面积进行测定并换算成正圆时的直径作为岛成分的分散直径或孔隙的直径。
在单丝的纤维横截面所存在的岛成分或孔隙小于100个的情况下,将相同条件下制造的多根单丝作为试样来观察纤维横截面。拍摄显微镜照片时选择可以观察到单丝的整体像的最高倍率。关于所拍摄的照片,测定各单丝的纤维横截面存在的岛成分的分散直径或孔隙的直径,将合计100个岛成分的分散直径或孔隙的直径的平均值设为岛成分的分散直径或孔隙的平均直径。
I.岛成分的分散直径或孔隙的直径的变异系数CV
以由上述H测得的100个岛成分的分散直径或孔隙的直径为基础,算出标准偏差(σALL)和平均值(DALL)后,通过下述式算出岛成分的分散直径或孔隙的直径的变异系数CV(%)。
变异系数CV(%)=(σALL/DALL)×100
J.比重
比重如下算出:将通过实施例获得的聚甲基戊烯复合纤维(岛成分溶出前)作为试样,按照JIS L1013:1999(化学纤维长丝试验方法)8.17的浮沉法来算出。重液使用水,轻液使用乙醇来调制出比重测定液。在温度20±0.1℃的恒温槽中,将纤维试样约0.1g在比重测定液中放置30分钟后,观察试样的浮沉状态。根据浮沉状态来添加重液或轻液,进一步放置30分钟后,确认试样变为浮沉平衡状态,测定比重测定液的比重,算出试样的比重。另外,测定对每1试样进行5次,将其平均值设为比重。
K.空隙率、比重
关于通过实施例获得的聚甲基戊烯多孔质纤维(岛成分溶出后),使用岛津制作所制压汞仪Autopore IV9510型,通过水银压入法测定空隙率(%)和表观密度(g/cm3)。本发明中,将表观密度的值设为比重。另外,测定对每1试样进行3次,将其平均值设为空隙率和比重。
L.比重增加率
对通过实施例获得的聚甲基戊烯多孔质纤维(岛成分溶出后)实施1500转/m的捻线,解捻后,与上述K同样地算出比重。使用捻线前的比重Ha和捻线后的比重Hb,通过下述式算出比重增加率。
比重增加率(%)={(Hb-Ha)/Ha}×100
M.L﹡值
使用通过实施例获得的聚甲基戊烯复合纤维(岛成分溶出前)或聚甲基戊烯多孔质纤维(岛成分溶出后)制作筒状编织物来作为试样,将精练在70℃进行20分钟后,在160℃进行2分钟干热定形,按照常规方法进行染色。将染色后的试样使用ミノルタ制分光测色计CM-3700d型,在D65光源、视野角度10°、光学条件设为SCE(正反射光除去法)来测定L﹡值。另外,测定对每1试样进行3次,将其平均值设为L﹡值。对于各纤维的具体染色方法如下所述。
在作为热塑性树脂使用了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PPT)、聚乳酸(PLA)、二乙酸纤维素(CDA)、乙酸丙酸纤维素(CAP)的情况下,染料使用了作为分散染料的日本化药制Kayalon Polyester Black EX-SF200。对于筒状编织物添加染料4重量%,用pH调整至5.0的染色液,在浴比1:100、染色时间60分钟的条件下进行染色。另外,染色温度在PET的情况下为130℃,在PPT、PLA、CDA、CAP的情况下为100℃。
在作为热塑性树脂使用了尼龙6(N6)、尼龙66(N66)的情况下,染料使用作为酸性染料的日本化药制Kayanol Milling Black TLB。对于筒状编织物添加染料8重量%,用pH调整至4.5的染色液,在浴比1:100、染色温度100℃、染色时间60分钟的条件下进行染色。
在作为热塑性树脂使用了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、马来酸酐改性聚丙烯(MPP)的情况下,染料使用作为阳离子染料的日本化药制Kayacryl Black YA。对于筒状编织物添加染料8重量%,用pH调整至4.0的染色液,在浴比1:100、染色温度100℃、染色时间60分钟的条件下进行染色。
N.轻量性
关于通过实施例获得的聚甲基戊烯复合纤维(岛成分溶出前),将由上述J算出的纤维的比重作为轻量性的指标,以◎、○、△、×的4阶段进行评价。评价中,◎表示最良好,○、△依次变差,×表示最差。纤维的比重为“小于1.0”设为◎,“1.0以上且小于1.1”设为○,“1.1以上且小于1.2”设为△,“1.2以上”设为×,“1.0以上且小于1.1”的○以上设为合格。此外,关于通过实施例获得的聚甲基戊烯多孔质纤维(岛成分溶出后),将由上述K算出的纤维的比重作为轻量性的指标,以◎、○、△、×的4阶段进行评价。评价中,◎表示最良好,○、△依次变差,×表示最差。纤维的比重为“0.7以下”设为◎,“超过0.7且0.8以下”设为○,“超过0.8”设为×,◎和○设为合格。
O.中空保持性
关于通过实施例获得的聚甲基戊烯多孔质纤维(岛成分溶出后),将由上述L算出的比重增加率作为中空保持性的指标,以◎、○、△、×的4阶段进行评价。评价中,◎表示最良好,○、△依次变差,×表示最差。比重增加率为“小于5%”设为◎,“5%以上且小于10%”设为○,“10%以上”设为×,◎和○设为合格。
P.显色性
将由上述M染色了的筒状编织物的L﹡值作为显色性的指标,以◎、○、△、×的4阶段进行评价。评价中,◎表示最良好,○、△依次变差,×表示最差。L*值为“小于40”设为◎,“40以上且小于50”设为○,“50以上且小于60”设为△,“60以上”设为×,“40以上且小于50”的○以上设为合格。
Q.洗涤牢度
洗涤牢度的评价,按照JIS L0844:2004(对洗涤的染色牢度试验方法)A-2号来进行。将由上述M染色了的筒状编织物作为试样,使用大荣科学制作所制水洗牢度机Launder-meter将试样与添附白布一起进行洗涤处理后,将试样的变退色的程度使用JIS L0804:2004中规定的变退色用灰色分级卡来进行等级判定,将添附白布的污染的程度使用JISL0805:2005中规定的污染用灰色分级卡来进行等级判定,从而评价洗涤牢度。另外,洗涤牢度从1级至5级以0.5级间隔表示,5级为最优异,1级为最差。洗涤牢度为“4级以上且小于5级”设为◎,“3级以上且小于4级”设为○,“2级以上且小于3级”设为△,“小于2级”设为×,“3级以上且小于4级”的○以上设为合格。
R.摩擦牢度
摩擦牢度的评价,按照JIS L0849:2004(对摩擦的染色牢度试验方法)7.1的干燥试验进行。将由上述M染色了的筒状编织物作为试样,使用大荣科学精机制学振型摩擦试验机RT-200,用白棉布(细棉布3号)对试样实施摩擦处理后,将白棉布的污染的程度使用JISL0805:2005中规定的污染用灰色分级卡来进行等级判定,从而评价摩擦牢度。另外,摩擦牢度从1级至5级以0.5级间隔表示,5级为最优异,1级为最差。摩擦牢度为“4级以上且小于5级”设为◎,“3级以上且小于4级”设为○,“2级以上且小于3级”设为△,“小于2级”设为×,“3级以上且小于4级”的○以上设为合格。
S.耐光牢度
耐光牢度的评价,按照JIS L0842:2004(对紫外线碳弧灯光的染色牢度试验方法)来进行。将由上述I染色了的筒状编织物作为试样,使用スガ试验机制紫外线自动耐光试验机AutoFade meter U48AU来进行碳弧灯光照射,将试样的变退色的程度使用JIS L0804:2004中规定的变退色用灰色分级卡来进行等级判定,从而评价耐光牢度。另外,耐光牢度从1级至5级以0.5级间隔表示,5级为最优异,1级为最差。耐光牢度为“4级以上且小于5级”设为◎,“3级以上且小于4级”设为○,“2级以上且小于3级”设为△,“小于2级”设为×,“3级以上且小于4级”的○以上设为合格。
T.匀染性
关于通过实施例获得的聚甲基戊烯多孔质纤维,采用与上述M同样的方法进行了染色后,使用キーエンス制显微镜VHX-8500型,观察相对于纤维轴垂直的截面,即纤维横截面。将纤维横截面的染色状态作为匀染性的指标,以◎、○、△、×的4阶段进行评价。评价中,◎表示最良好,○、△依次变差,×表示最差。将“纤维横截面被均匀地染色”设为◎,“纤维横截面被大致均匀地染色”设为○,“纤维横截面被略微染色”设为△,“纤维横截面基本上不染色”设为×,“纤维横截面基本上被均匀地染色”的○以上作为有来自纤维内部的鲜艳的显色性(○)、来自纤维内部的鲜艳的显色性优异(◎)而设为合格。
U.染斑
关于由上述M染色了的筒状编织物,通过具有5年以上品质判定经验的检查员5人的合议,以◎、○、△、×的4阶段进行评价。评价中,◎表示最良好,○、△依次变差,×表示最差。将“被非常均匀地染色,完全确认不到染斑”设为◎,“被大致均匀地染色,基本上确认不到染斑”设为○,“基本上未被均匀地染色,稍微地确认到染斑”设为△,“未被均匀地染色,清晰地确认到染斑”设为×,“被大致均匀地染色,基本上确认不到染斑”的○以上设为合格。
实施例1
以作为海成分的聚甲基戊烯(PMP)(三井化学制DX820,熔点232℃,MFR180g/10分钟)为80重量%、作为岛成分的聚乳酸(PLA)(熔点168℃,重均分子量14.5万)为20重量%的配合比,使用双轴挤出机,在混炼温度260℃进行混炼。将由双轴挤出机排出的线料水冷后,利用造粒机切割成5mm长左右,获得了颗粒。另外,海成分与岛成分的熔融粘度比为1.7。将获得的颗粒在95℃真空干燥12小时后,供给至挤出型熔融纺丝机使其熔融,在纺丝温度260℃从喷丝头(排出孔径0.3mm、排出孔长0.6mm、孔数36、圆孔)排出而获得了纺出丝条。将该纺出丝条用风温20℃、风速25m/分钟的冷却风进行冷却,以给油装置赋予油剂使其收束,用以1000m/分钟进行旋转的第1导丝辊牵引,介由以与第1导丝辊相同速度进行旋转的第2导丝辊,用卷绕机卷绕,获得了180dtex-36f的未拉伸丝。将所得的未拉伸丝在第1热辊温度90℃、第2热辊温度130℃、拉伸倍率1.8倍的条件下拉伸,获得了100dtex-36f的拉伸丝。使用所得的聚甲基戊烯复合纤维的拉伸丝,用圆型针织机制作出筒状编织物后,采用上述方法进行精练、干热定形、染色。
将所得的聚甲基戊烯复合纤维的纤维特性、和包含聚甲基戊烯复合纤维的筒状编织物的布帛特性的评价结果示于表1中。所得的聚甲基戊烯复合纤维的比重为0.92,轻量性极其优异。此外,在包含折射率低的聚甲基戊烯的海成分中,显色性高的聚乳酸作为岛成分微分散了,因此布帛整体均匀并且鲜明地染色,具有极其优异的显色性。此外,关于洗涤、摩擦、耐光的各种牢度也为合格水平。
实施例2
将海成分变更为聚甲基戊烯(PMP)(三井化学制RT18,熔点232℃,MFR26g/10分钟),除此以外,与实施例1同样地制作出聚甲基戊烯复合纤维和筒状编织物后,进行精练、干热定形、染色。另外,海成分与岛成分的熔融粘度比为1.1。
将所得的聚甲基戊烯复合纤维的纤维特性、和包含聚甲基戊烯复合纤维的筒状编织物的布帛特性的评价结果示于表1中。海成分与岛成分的熔融粘度比小,岛成分的分散直径小,因此L*值低,观察到鲜艳且有深度的显色。轻量性也极其优异,关于洗涤、摩擦、耐光的各种牢度也为合格水平。
实施例3~5
将海成分与岛成分的复合比率如表1所示进行变更,除此以外,与实施例1同样地制作出聚甲基戊烯复合纤维和筒状编织物后,进行精练、干热定形、染色。
将所得的聚甲基戊烯复合纤维的纤维特性、和包含聚甲基戊烯复合纤维的筒状编织物的布帛特性的评价结果示于表1中。实施例3中,聚乳酸的复合比率高,因此虽然比重稍微高,但轻量性优异,关于洗涤、摩擦、耐光的各种牢度,虽然略微低但为合格水平。关于显色性,为极其优异的水平。实施例4中,轻量并且高显色,关于各种牢度也为合格水平,为极其优异的布帛特性。实施例5中,聚乳酸的复合比率低,因此虽然L*值稍微高,但布帛整体均匀并且鲜明地染色,关于其它布帛特性也为合格水平。
实施例6、7
将海成分的聚甲基戊烯(PMP)(三井化学制DX820,熔点232℃,MFR180g/10分钟)与岛成分的聚乳酸(PLA)(熔点168℃,重均分子量14.5万)在95℃真空干燥12小时后,以海成分为80重量%、岛成分为20重量%的配合比供给至加压熔化型复合纺丝机来分开熔融,在纺丝温度260℃从海岛型复合用喷丝头(排出孔径0.3mm、排出孔长0.6mm、孔数36、圆孔)排出,获得了纺出丝条。另外,作为海岛型复合用喷丝头,实施例6中使用岛成分数为8个的喷丝头,实施例7中使用岛成分数为32个的喷丝头。将该纺出丝条用风温20℃、风速25m/分钟的冷却风进行冷却,以给油装置赋予油剂使其收束,用以1000m/分钟进行旋转的第1导丝辊牵引,介由以与第1导丝辊相同速度进行旋转的第2导丝辊,用卷绕机卷绕,获得了180dtex-36f的未拉伸丝。将所得的未拉伸丝在第1热辊温度90℃、第2热辊温度130℃、拉伸倍率1.8倍的条件下拉伸,获得了100dtex-36f的拉伸丝。使用所得的聚甲基戊烯复合纤维的拉伸丝,用圆型针织机制作出筒状编织物后,采用上述方法进行精练、干热定形、染色。
将所得的聚甲基戊烯复合纤维的纤维特性、和包含聚甲基戊烯复合纤维的筒状编织物的布帛特性的评价结果示于表1中。实施例6中,岛成分数为8个,透过了海成分的光到达被染色了的岛成分的可能性略微低,因此虽然L*值稍微高,但布帛整体均匀并且鲜明地染色,显色性优异。此外,关于轻量性、各种牢度,极其优异。实施例7中,岛成分数为32个,对被染色了的岛成分的透射光、来自被染色了的岛成分的反射光变得杂乱,因此L*值低,观察鲜艳且有深度的显色。此外,关于其它布帛特性也为合格水平。实施例6、7中,在包含折射率低的聚甲基戊烯的海成分中,显色性高的聚乳酸作为岛成分微分散了,因此可以获得显色性优异的聚甲基戊烯复合纤维。
实施例8
将作为增容剂的氨基改性苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物(SEBS)(JSR制ダイナロン8630P)以相对于总重量的比例计添加5重量%,除此以外,与实施例1同样地制作出聚甲基戊烯复合纤维和筒状编织物后,进行精练、干热定形、染色。另外,PMP、PLA、SEBS的复合比率(重量比)为80/20/5,将PMP、PLA、SEBS的合计设为100的情况下换算为76.2/19.0/4.8。
将所得的聚甲基戊烯复合纤维的纤维特性、和包含聚甲基戊烯复合纤维的筒状编织物的布帛特性的评价结果示于表1中。通过添加增容剂而聚甲基戊烯与聚乳酸的相容性提高,岛成分的分散直径变小并且L*值变低,获得了鲜明且有深度的极其优异的显色性。轻量性也极其优异,关于洗涤、摩擦、耐光的各种牢度也为合格水平。
实施例9~16
如表2所示,将岛成分从聚乳酸变更为各个热塑性树脂。作为热塑性树脂,实施例9中,使用了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)(东レ制T701T,熔点257℃),实施例10中,使用了聚对苯二甲酸丙二醇酯(PPT)(シェル制コルテラCP513000,熔点225℃),实施例11中,使用了尼龙6(N6)(东レ制アミランCM1017,熔点225℃),实施例12中,使用了尼龙66(N66)(东レ制CM3001-N,熔点265℃),实施例13中,使用了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(三菱レイヨン制アクリペットVH000,熔点140℃),实施例14中,使用了马来酸酐改性聚丙烯(MPP)(三洋化成制ユーメックス1010,熔点142℃),实施例15中,使用了乙酸丙酸纤维素(CAP)(イーストマンケミカル制CAP-482-20,熔点195℃),实施例16中,使用了二乙酸纤维素(CDA)(ダイセル制アセチ,含有邻苯二甲酸二乙酯22%,熔点160℃)。关于聚甲基戊烯,实施例9、11~13中,使用了三井化学制RT18,实施例10、14~16中,使用了三井化学制DX820。关于纺丝温度,实施例9、12中为290℃,实施例10、11、13、14中为260℃,实施例15、16中为240℃。关于其它条件,与实施例1同样地制作出聚甲基戊烯复合纤维和筒状编织物后,进行精练、干热定形、染色。另外,海成分与岛成分的熔融粘度比分别如表2所示。
将所得的聚甲基戊烯复合纤维的纤维特性、和包含聚甲基戊烯复合纤维的筒状编织物的布帛特性的评价结果示于表2中。一部分热塑性树脂时,虽然显色性、耐光牢度为稍微低的结果,但在使用任一热塑性树脂的情况下,都是在海成分中岛成分微分散了,因此显色性优异,并且关于轻量性、洗涤、摩擦、耐光的各种牢度也为合格水平。
比较例1
不添加岛成分,以单成分使用聚甲基戊烯,除此以外,与实施例1同样地制作出聚甲基戊烯纤维和筒状编织物后,进行精练、干热定形、染色。另外,染色使用与实施例1相同的分散染料。
将所得的聚甲基戊烯纤维的纤维特性、和包含聚甲基戊烯纤维的筒状编织物的布帛特性的评价结果示于表3中。聚甲基戊烯不具有极性官能团,因此不易通过染料染色,显色性极其差。
比较例2~4
使用芯鞘型复合用喷丝头(排出孔径0.3mm、排出孔长0.6mm、孔数36、圆孔),使芯成分与鞘成分为表3所示的复合比率,除此以外,与实施例6同样地制作出聚甲基戊烯复合纤维和筒状编织物后,进行精练、干热定形、染色。另外,比较例2~4中,海成分相当于鞘成分,岛成分相当于芯成分。
将所得的聚甲基戊烯复合纤维的纤维特性、和包含聚甲基戊烯复合纤维的筒状编织物的布帛特性的评价结果示于表3中。比较例2中,虽然作为芯成分的聚乳酸被染色了,但被基本上未被染色的鞘成分的聚甲基戊烯覆盖,因此L*值高,得不到鲜明且有深度的显色。比较例3、4中,即使在变更复合比率而提高了聚乳酸的比率的情况下,也观察不到显色性的改善,显色性差。在比较例2~4那样制成芯鞘型复合纤维的情况下,对被染色了的岛成分的透射光、来自被染色了的岛成分的反射光未变得杂乱,因此不能对聚甲基戊烯系树脂赋予显色性。
比较例5
以作为海成分的高密度聚乙烯(HDPE)(プライムポリマー制ハイゼックス2200J,熔点135℃)为80重量%、作为岛成分的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)(三井·デュポン制エバフレックスEV150,熔点61℃)为20重量%的配合比,使用双轴挤出机,在混炼温度155℃进行混炼。将由双轴挤出机排出的线料水冷后,利用造粒机切割成5mm长左右,获得了颗粒。另外,海成分与岛成分的熔融粘度比为2.8。将获得的颗粒在95℃真空干燥12小时后,供给至挤出型熔融纺丝机使其熔融,在纺丝温度155℃从喷丝头(排出孔径0.3mm、排出孔长0.6mm、孔数36、圆孔)排出,获得了纺出丝条。将该纺出丝条用风温20℃、风速25m/分钟的冷却风进行冷却,以给油装置赋予油剂使其收束,用以250m/分钟进行旋转的第1导丝辊牵引,介由以与第1导丝辊相同速度进行旋转的第2导丝辊,用卷绕机卷绕,获得了100dtex-36f的未拉伸丝。使用所得的高密度聚乙烯复合纤维的未拉伸丝,用圆型针织机制作出筒状编织物后,采用上述方法进行精练、干热定形、染色。另外,染料使用上述M项记载的酸性染料。
将所得的高密度聚乙烯复合纤维的纤维特性、和包含高密度聚乙烯复合纤维的筒状编织物的布帛特性的评价结果示于表3中。虽然所得的高密度聚乙烯复合纤维的轻量性优异,但采用酸性染料的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的染色不充分,显色性极其差。此外,岛成分的分散直径的变异系数CV大,因此得不到鲜明且有深度的显色性。
比较例6
将海成分变更为聚丙烯(PP)(日本ポリプロ制ノバテックFY6,熔点170℃),将混炼温度、纺丝温度分别变更为190℃,除此以外,与比较例5同样地制作出聚丙烯复合纤维和筒状编织物后,进行精练、干热定形、染色。
将所得的聚丙烯复合纤维的纤维特性、和包含聚丙烯复合纤维的筒状编织物的布帛特性的评价结果示于表3中。虽然所得的聚丙烯复合纤维的轻量性优异,但与比较例5同样地,采用酸性染料的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的染色不充分,显色性极其差。此外,岛成分的分散直径的变异系数CV大,因此得不到鲜明且有深度的显色性。
实施例17
以作为海成分的聚甲基戊烯(PMP)(三井化学制DX820,熔点232℃,MFR180g/10分钟)80重量%、作为岛成分的聚乳酸(PLA)(熔点168℃,重均分子量14.5万)15重量%、作为增容剂的氨基改性苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物(SEBS)(JSR制ダイナロン8630P)5重量%的配合比,使用双轴挤出机,在混炼温度260℃进行混炼。将由双轴挤出机排出的线料水冷后,利用造粒机切割成5mm长左右,获得了颗粒。另外,海成分与岛成分的熔融粘度比为1.7。将获得的颗粒在95℃真空干燥12小时后,供给至挤出型熔融纺丝机使其熔融,在纺丝温度260℃从喷丝头(排出孔径0.3mm、排出孔长0.6mm、孔数36、圆孔)排出,获得了纺出丝条。将该纺出丝条用风温20℃、风速25m/分钟的冷却风进行冷却,以给油装置赋予油剂使其收束,用以1000m/分钟进行旋转的第1导丝辊牵引,介由以与第1导丝辊相同速度进行旋转的第2导丝辊,用卷绕机卷绕,获得了180dtex-36f的未拉伸丝。将所得的未拉伸丝在第1热辊温度90℃、第2热辊温度130℃、拉伸倍率1.8倍的条件下拉伸,获得了100dtex-36f的拉伸丝。使用所得的聚甲基戊烯复合纤维的拉伸丝,用圆型针织机制作出筒状编织物。关于绞取的拉伸丝和筒状编织物,分别在氯仿中在室温浸渍24小时后,从氯仿中取出,进行水洗、干燥,获得了聚甲基戊烯多孔质纤维。
将所得的聚甲基戊烯多孔质纤维的纤维特性的评价结果示于表4中。多孔质纤维的强度、伸长率、初始拉伸抵抗度为良好的值,显示出良好的机械特性。图1显示聚甲基戊烯多孔质纤维的纤维横截面的SEM照片。孔隙的直径的变异系数CV为33%,孔径的均匀性优异。另外,孔隙的平均直径为0.89μm,空隙率为16%。多孔质纤维的比重为0.73,轻量性优异。此外,比重增加率为1.3%,由捻线引起的孔隙的压坏少,中空保持性极其优异。
实施例18~20
变更海成分、岛成分、增容剂的重量比,除此以外,与实施例17同样地进行混炼、纺丝、拉伸,然后,将岛成分溶出,获得了聚甲基戊烯多孔质纤维。
将所得的聚甲基戊烯多孔质纤维的纤维特性的评价结果示于表4中。在以任一重量比复合的情况下,孔隙的直径的变异系数CV都为50%以下,孔径的均匀性优异。随着空隙率变高,多孔质纤维的比重变低,轻量性变优异。实施例18、19中,空隙率高,因此虽然机械特性与实施例17相比稍微差,但轻量性优异。实施例20中,空隙率为8%,因此轻量性与实施例1相比虽然稍微差,但为合格水平,机械特性优异。实施例18~20中,比重增加率都小于10%,中空保持性优异。
实施例21
设为作为海成分的聚甲基戊烯(PMP)(三井化学制RT-18,熔点232℃,MFR26g/10分钟)80重量%、作为岛成分的聚乳酸(PLA)(熔点168℃,重均分子量14.5万)20重量%的配合比,除此以外,与实施例17同样地进行混炼、纺丝、拉伸,然后将岛成分溶出,获得了聚甲基戊烯多孔质纤维。
将所得的聚甲基戊烯多孔质纤维的纤维特性的评价结果示于表4中。孔隙的直径的变异系数CV为34%,孔径的均匀性优异,关于轻量性、中空保持性,都为可以满足的水平。
实施例22
将海成分的聚甲基戊烯(PMP)(三井化学制DX820,熔点232℃,MFR180g/10分钟)与岛成分的聚乳酸(PLA)(熔点168℃,重均分子量14.5万)在95℃真空干燥12小时后,以海成分为80重量%、岛成分为20重量%的配合比供给至加压熔化型复合纺丝机来分开熔融,在纺丝温度260℃从海岛型复合用喷丝头(排出孔径0.3mm、排出孔长0.6mm、孔数36,岛数32、圆孔)排出,获得了纺出丝条。然后,与实施例17同样地进行纺丝、拉伸,然后将岛成分溶出,获得了聚甲基戊烯多孔质纤维。
将所得的聚甲基戊烯多孔质纤维的纤维特性的评价结果示于表4中。通过海岛型复合纺丝而岛成分的分散直径被规定了,因此使岛成分溶出后的孔隙的直径的变异系数CV为17%,是优异的。此外,捻线后的比重增加率为8.1%,因此暗示出孔隙的一部分闭塞了,但作为中空保持性,为可以满足的水平。
实施例23~32
如表5所示,将岛成分从聚乳酸变更为各个热塑性树脂。作为热塑性树脂,实施例23中,使用了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)(东レ制T701T,熔点257℃),实施例24中,使用了共聚PET(共聚有5-磺酸钠间苯二甲酸8mol%的PET,熔点240℃),实施例25中,使用了尼龙6(N6)(东レ制アミランCM1017,熔点225℃),实施例26中,使用了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(三菱レイヨン制アクリペットVH000,熔点140℃),实施例27中,使用了乙酸丙酸纤维素(CAP)(イーストマンケミカル制CAP-482-20,熔点195℃),实施例28中,使用了二乙酸纤维素(CDA)(ダイセル制アセチ,含有邻苯二甲酸二乙酯22%,熔点160℃),实施例29中,使用了羟基丙基甲基纤维素(HPMC)(信越化学工业制メトローズ65SH),实施例30中,使用了聚乙烯醇(PVA)(日本酢ビ·ポバール制JMR-20H,熔点180℃),实施例31中,使用了聚氧化乙烯(PEO)(明成化学工业制アルコックスE-30,熔点65℃),实施例32中,使用了聚苯乙烯(PS)(东洋スチレン制トーヨースチロールH-45,熔点230℃)。关于聚甲基戊烯,实施例23~26中,使用了三井化学制RT18,实施例27~32中,使用了三井化学制DX820。关于纺丝温度,实施例23中为290℃,实施例24~26、32中为260℃,实施例27~31中为240℃。关于其它条件,与实施例21同样地进行混炼、纺丝、拉伸,然后用圆型针织机制作出筒状编织物。关于岛成分的溶出条件,实施例23中,设为在20重量%氢氧化钠水溶液中在98℃进行6小时,实施例24中,设为在3重量%氢氧化钠水溶液中在80℃进行6小时,实施例25中,设为在50重量%甲酸水溶液中在室温进行24小时,实施例26~28中,设为在丙酮中在室温进行24小时,实施例29~31中,设为在水中在室温进行24小时,实施32中,设为在三氯乙烯中在室温进行24小时,将拉伸丝和筒状编织物从溶剂中取出,进行水洗、干燥,获得了聚甲基戊烯多孔质纤维。
将所得的聚甲基戊烯多孔质纤维的纤维特性的评价结果示于表5中。在使用任一热塑性树脂的情况下,多孔质纤维的强度、伸长率、初始拉伸抵抗度都为良好的值,显示出良好的机械特性。此外,在使用任一热塑性树脂的情况下,通过在溶剂中的浸渍,热塑性树脂都完全溶出。此外,根据海成分与岛成分的组合不同,虽然观察到孔隙的平均直径、孔隙的直径的变异系数CV有差异,但在使用任一热塑性树脂的情况下,轻量性、中空保持性都为合格水平。
实施例33~40
实施例33、34中,使用由实施例21制作的拉伸丝和筒状编织物,实施例35~40中,分别使用由实施例23~28制作的拉伸丝和筒状编织物,改变岛成分的溶出条件,制作出聚甲基戊烯多孔质纤维。关于岛成分的溶出条件,实施例33中,设为在氯仿中在室温进行15小时,实施例34中,设为在氯仿中在室温进行6小时,实施例35中,设为在20重量%氢氧化钠水溶液中在98℃进行1小时,实施例36中,设为在3重量%氢氧化钠水溶液中在80℃进行30分钟,实施例37中,设为在50重量%甲酸水溶液中在室温进行6小时,实施例38~40中,设为在丙酮中在室温进行15小时,将拉伸丝和筒状编织物从溶剂中取出,进行水洗、干燥。然后,采用上述方法进行精练、干热定形、染色。
将所得的聚甲基戊烯多孔质纤维的纤维特性的评价结果示于表6中。在任一实施例中,都可以缩短岛成分的溶出时间,因此在聚甲基戊烯多孔质纤维中残存有作为岛成分的热塑性树脂。如果将实施例21、33、34进行比较,则随着岛成分的溶出时间变长,观察到热塑性树脂的残存率减少的倾向。此外,在实施例33~40的任一情况下,机械特性、轻量性、中空保持性都为合格水平。此外,通过将多孔质纤维中的热塑性树脂进行染色,从而显示良好的显色性,关于聚甲基戊烯多孔质纤维的显色性,也为可以满足的水平。
比较例7
单独使用实施例17所使用的聚甲基戊烯,除此以外,与实施例17同样地进行纺丝、拉伸,获得了聚甲基戊烯纤维的拉伸丝。
将所得的聚甲基戊烯纤维的拉伸丝的纤维特性的评价结果示于表7中。虽然比重为0.83,与其它合成纤维相比为轻量,但为0.80以上的值,未表现出优异的轻量性。此外,由于为不具有孔隙的实心纤维,因此与实施例17同样地捻线并解捻后,确认不到比重的变化。
比较例8
将比较例7中获得的未拉伸丝在150℃进行热处理,然后与实施例17同样地进行拉伸,获得了具有孔隙的聚甲基戊烯纤维的拉伸丝。该孔隙是通过拉伸而纤维中的结晶部与非晶部发生界面剥离而产生的孔隙。
将所得的聚甲基戊烯中空纤维的拉伸丝的纤维特性的评价结果示于表7中。拉伸时存在通过由结晶部与非晶部的界面剥离而产生的孔隙,因此比重为0.78,赋予了轻量性。另一方面,由界面剥离产生的孔隙的直径的变异系数CV为80%,孔径的偏差大。此外,由于孔径偏差大,因此通过捻线而会发生孔隙的压坏,比重增加率高达12.1%,中空保持性差。即,在拉伸时由结晶部与非晶部的界面剥离而形成孔隙的情况下,虽然可以赋予轻量性,但孔径偏差大,因此孔隙对于外力的保持率不是满足的水平。
比较例9
单独使用实施例17所使用的聚甲基戊烯,通过中空型喷丝头(排出孔径0.3mm、排出孔长0.6mm、孔数36),制成中心部具有1个连续中空部的中空纤维,除此以外,与实施例17同样地进行纺丝、拉伸,获得了中空率20%的聚甲基戊烯中空纤维的拉伸丝。另外,由比较例7制造的中空纤维为单孔,因此本来不能提供本发明的多孔质纤维,纤维横截面中孔隙的直径的变异系数CV、孔隙的平均直径这样的概念根本不存在,但仅供参考,基于100根份单丝中空部的直径观察,算出孔隙的直径的变异系数CV和孔隙的平均直径。即,比较例7中算出的变异系数CV成为单丝间的孔径的均匀性的指标,但作为参考值来记载。
将所得的聚甲基戊烯中空纤维的拉伸丝的纤维特性的评价结果示于表7中。纤维的中心存在中空率20%的中空部,因此比重为0.66,轻量性优异。此外,通过中空型喷丝头而中空部的直径被规定了,因此孔隙的直径的变异系数CV为15%,单丝间的孔径的均匀性优异。然而,通过捻线,基本上全部中空部会压坏,比重增加率也高达19.0%,中空保持性差。即,中空纤维中,虽然可获得轻量性、单丝间的孔径的均匀性,但孔隙对于外力的保持率不充分。
比较例10
将比较例9中获得的未拉伸丝在150℃进行热处理后,与实施例17同样地进行拉伸,从而除了中空部以外,获得了具有孔隙的聚甲基戊烯中空纤维的拉伸丝。该孔隙为通过拉伸而纤维中的结晶部与非晶部发生界面剥离而产生的孔隙。比较例10中,纤维横截面存在有来源于中空部的孔隙和来源于拉伸的孔隙。比较例10中,将中空部的直径除外,基于通过拉伸产生的孔隙的直径,算出孔隙的直径的变异系数CV和孔隙的平均直径。另外,单丝100根的中空部的平均直径为5.8μm。
将所得的聚甲基戊烯中空纤维的拉伸丝的纤维特性的评价结果示于表7中。除了纤维的中心所存在的中空率20%的中空部以外,存在由拉伸时结晶部与非晶部的界面剥离产生的孔隙,因此比重为0.60,轻量性优异。另一方面,由界面剥离产生的孔隙的直径的变异系数CV为65%,孔径的偏差大。此外,捻线时,基本上全部的中空部压坏了,除此以外由拉伸产生的孔隙也由于孔径偏差大,因此压坏,比重增加率高达24.7%,中空保持性差。即,在兼具来源于中空部的孔隙和来源于拉伸的孔隙的情况下,虽然可以赋予轻量性,但中空部压坏,并且来源于拉伸的孔隙也由于孔径偏差大,因此压坏,孔隙对于外力的保持率不是满足的水平。
比较例11、12
将比较例5、6中获得的未拉伸丝在氮气气氛下,在115℃进行24小时定长热处理,然后在第1热辊、第2热辊都为25℃、拉伸倍率1.8倍的条件下进行拉伸。进一步,在加热至115℃的长度2m的加热筒中拉伸至3.4倍后,在加热至115℃的长度2m的加热筒中进行缓和热定形至0.8倍,获得了具有孔隙的高密度聚乙烯复合纤维或聚丙烯复合纤维的拉伸丝。该孔隙为通过拉伸而复合纤维中的高密度聚乙烯或聚丙烯与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物发生界面剥离而产生的孔隙。
将所得的高密度聚乙烯复合纤维或聚丙烯复合纤维的拉伸丝的纤维特性的评价结果示于表7中。拉伸时存在由界面剥离产生的孔隙,因此为极其低比重,轻量性极其优异。然而,由界面剥离产生的孔隙的直径的变异系数CV大,孔径的偏差大。因此,捻线时基本上全部的孔隙压坏,比重增加率高,中空保持性极其差。
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
[表5]
[表6]
[表7]
产业可利用性
本发明的聚甲基戊烯复合纤维是对轻量性优异的聚甲基戊烯纤维赋予鲜艳且有深度的显色性的复合纤维。此外,本发明的聚甲基戊烯多孔质纤维的轻量性优异,并且孔径的均匀性高,孔隙对于外力的保持率高。因此,通过本发明获得的聚甲基戊烯复合纤维和聚甲基戊烯多孔质纤维可以适合用作编织物、非织造布、细纱、絮棉等纤维结构体。
符号的说明
1:多孔质纤维
2:孔隙。
Claims (7)
1.一种聚甲基戊烯复合纤维,其特征在于,具有海成分为聚甲基戊烯系树脂、岛成分为能够通过染料进行染色的热塑性树脂的海岛结构,该热塑性树脂为聚酯或聚酰胺,岛成分数为8个以上,
纤维横截面中岛成分的分散直径的变异系数CV为1~50%。
2.一种聚甲基戊烯复合纤维,其特征在于,具有海成分为聚甲基戊烯系树脂、岛成分为能够通过染料进行染色的热塑性树脂的海岛结构,该热塑性树脂为聚酯或聚酰胺,岛成分数为8个以上,
纤维横截面中岛成分的分散直径的变异系数CV为1~34%。
3.根据权利要求1或2所述的聚甲基戊烯复合纤维,强度为2.2~5.0cN/dtex。
4.根据权利要求1或2所述的聚甲基戊烯复合纤维,以重量比计,海成分/岛成分的复合比率为20/80~99/1。
5.根据权利要求1或2所述的聚甲基戊烯复合纤维,纤维横截面中岛成分的分散直径为0.001~2μm。
6.根据权利要求1或2所述的聚甲基戊烯复合纤维,纤维的比重为0.83~1.1。
7.一种纤维结构体,其特征在于,使用权利要求1~6的任一项所述的聚甲基戊烯复合纤维作为至少一部分。
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