CN1312335C - 多孔纤维 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种与现有的多孔纤维不同的,几乎不含粗大细孔的纳米细孔均匀分散的纳米多孔纤维,是具有直径100nm以下的细孔的多孔纤维,直径200nm以上细孔在整个纤维横断面中所占的面积比在1.5%以下,并且细孔以独立孔存在;或者提供具有直径100nm以下的细孔的多孔纤维,直径200nm以上的细孔在整个纤维横断面中所占的面积比在1.5%以下,并且细孔以连通孔存在,强度为1.0cN/dtex以上。

Description

多孔纤维
技术领域
本发明涉及几乎不含漫反射可见光的粗大细孔,具有细微而均匀的多个纳米细孔的多孔纤维,以及涉及制造该多孔纤维时作为其前体的聚合物合金纤维及其制造方法。
在本发明涉及的下列说明中,所谓“纳米细孔”,是指直径100nm以下的细微孔。
在本发明中,所谓“纳米多孔纤维”,是指在垂直于纤维轴方向的纤维横断面上含有直径100nm以下的细孔1个/μm2以上的纤维。
这种具有多个细孔的本发明涉及的纤维,是可以实现液体吸收性或气体吸附性飞快增大的纤维。
并且,除了实现上述良好的那些性能之外,重要一点是不存在不能说是非常微细那样的粗大的孔,或细孔多并且均匀、整齐的存在于纤维横断面上。
本发明涉及与现有水平的多孔纤维完全不同的高水平的多孔纤维,如上所述,该纤维不仅可以得到使液体吸收性或气体吸附性飞快增大的效果,而且,利用该纳米细孔结构能够具有各种各样的性能。
即,该纤维不仅在纤维业界而且在各种产业界均可以使用,是划时代且非常有用的物质。
背景技术
以尼龙6(下面用‘N6’表示)或尼龙66(下面用‘N66’表示)为代表的聚酰胺纤维;或,以聚对苯二甲酸乙二醇酯(下面用‘PET’表示)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(下面用‘PBT’表示)为代表的聚酯纤维,由于力学特性及尺寸稳定性优良,不仅可用作衣料,而且在室内装饰及车内装饰、产业上也得到广泛使用。
另外,以聚乙烯(下面用‘PE’表示)、或聚丙烯(下面用‘PP’表示)等为代表的聚烯烃纤维,由于质轻而在工业上广泛被使用。
然而,任何一种纤维,均是由单一的聚合物构成纤维,其性能受到限制,所以,以往开始一直在探讨共聚或聚合物混合物的聚合物改性,或通过复合纺丝或混合纺丝的功能复合化。
其中,聚合物混合物不必设计新的聚合物,并且,即使采用单成分纺丝机也可以制造,所以,正在特别活跃地进行探讨。
但是,为了赋予纤维轻质感或吸水性,此前,对空心纤维或多孔纤维也进行着探讨。
关于空心纤维,针对高空心率进行了开发,但在假捻加工等中具有空心受到破坏的问题。因此,最近,利用与水溶性聚合物的复合纤维的多岛型空心纤维(多数的岛成分成为空心部)也在进行开发,一般由于空心部直径在1μm以上,故在空心部的聚合物和空气的界面,可见光的漫反射增多,存在纤维的发色性显著下降的问题。
另一方面,对具有多个亚微米(sub·μm)水平细孔的多孔纤维也进行了探讨,但是,主要还是探讨利用聚合物混合物纺丝,而不是利用复合纺丝。。
例如,往尼龙中混入亲水性共聚PET加以纤维化,通过由此溶出共聚PET而得到多孔尼龙纤维的技术,已记载在特开平2-175965号公报中。由于该发明由此形成亚微米水平的表面凹凸或细孔,所以,可以得到珍珠状光泽,但存在的问题是发色性反而显著下降。这是由于细孔尺寸为可见光的波长水平,并且细孔很多,与上述多岛型空心纤维相比,可见光的漫反射增加所致。
另外,作为具有细孔尺寸比可见光小的细孔的例子,特开昭56-107069号公报(第1~3页)已作了记载,但实际上在混合纤维中存在PET的粗大凝聚粒子,使该凝聚粒子溶出而形成亚微米~1μm水平的粗大细孔,所以,存在的问题仍然是发色性低。实际上,在该特开昭56-107069号公报的第2页从左上栏往下至第7行,记载了“聚酰胺中聚酯成分大部分以0.01~0.1μm粗细的条存在,溶出后形成几乎同样大小的空洞”,暗示PET凝聚粒子的存在。
另外,利用尼龙/PET混合纤维的多孔纤维的例子,在特开平8-158251号公报及特开平8-296123号公报已作了记载,但由于在尼龙中PET的分散尺寸偏差大,保持0.1~1μm左右的分布,仍不能解决因粗大孔引起的发色性降低的问题。另外,如上述以往例那样,当细孔的尺寸分布大时,对整个细孔中粗大细孔所占的影响急剧加大,反而对细微纳米细孔的影响几乎没有,所以,存在的问题是不能充分发挥多孔化产生的效果。
因此,寻求实现不含粗大细孔的多孔纤维。
另一方面,对成为多孔纤维或超极细丝的前体的聚合物合金纤维也进行了种种探讨。
例如,可以举出通过利用静止型混炼机,可以计算得到9.4×10-5旦尼尔的PET超极细纤维的以聚苯乙烯(下面用“PS”表示)作为海成分、以PET作为岛成分的聚合物合金海岛型结构纤维的例子(美国专利第4,686,074号说明书(第28页))。
但是,实际的情况是,在该例中,记载了当实测该PET超极细纤维的纤度时,单纤维的纤度具有1×10-4旦尼尔~1×10-2旦尼尔的幅度,所得到的聚合物合金纤维中岛成分PET的分散直径为100~1000nm,仅得到了含多个粗大岛的合金纤维。
另外,有例子举出,通过在PET共聚10摩尔%的聚对苯二甲酸乙二醇酯成分的共聚聚酯中,混合聚醚酰亚胺(下面用“PEI”表示)30重量%,来制得PEI以2~80nm水平的粒状分散的极特殊的聚合物合金纤维(特开平8-113829号公报(第1~12页))。然而,在该例中,由于PEI分散成粒状,纺丝不稳定,仅得到丝条斑大的纤维,实用性差。
另外,在特开平8-113829号公报的发明中公开的纤维,与PEI的熔点一致,由于在320℃和对于共聚聚酯过高的温度纺丝,热解显著,追加试验的结果表明,所得到的聚合物合金纤维的强度低于1.5cN/dtex,最终不能实际使用。另外,在该特开平8-113829号公报的发明中,通过将其用6%NaOH溶液,于90℃碱处理2小时,由此得到细孔互相连接的海绵状纤维,但由于PEI和共聚聚酯两者水解,所以丝强度低于1.5cN/dtex,即使从该丝强度这点考虑,完全不能供作实用。
发明内容
本发明的第1目的是鉴于上述各点,提供一种与原来探讨的多孔纤维水平不同的,几乎不含粗大细孔的纳米细孔极富均匀性地分散的存在多个所构成的纳米多孔纤维。
达到上述第1目的的本发明多孔纤维是每平方微米具有一个或其以上的直径100nm以下的细孔的多孔纤维,其中,在全部纤维横断面中直径200nm以上的细孔的面积比占1.5%以下,细孔作为独立孔存在,并且该多孔纤维包含选自聚酰胺、聚酯、聚烯烃以及聚亚苯基硫醚的热塑性聚合物。
另外,本发明的第2目的,如上所述,是提供一种采用与原来探讨的多孔纤维水平不同的,几乎不含粗大细孔的纳米细孔,均匀性极好地分散构成的纳米多孔纤维制成丝、棉、毡、包装材(パツケ一ジ)、织物、针织物或无纺布,或进一步应用它们得到的衣料制品、衣料材料制品、室内装饰制品、车辆内部装饰制品、生活材料制品、生产材料制品、医学制品等各种用品(下面将其全部称作“纤维制品”)。
达到该第2目的的本发明纤维制品,是具有上述直径100nm以下的细孔的多孔纤维,在全部纤维横断面中所占的直径200nm以上的细孔的面积比为1.5%以下,并且,细孔作为独立孔存在为特征的第1本发明多孔纤维,或其与其他纤维混合而构成。
按照本发明,可以得到几乎不含有原来的多孔纤维中怎么都存在粗大细孔的多孔纤维,具体地是通过纳米细孔非常均匀地分散的纳米多孔纤维,得到一种比原来多孔纤维的发色性大幅提高,具有优良的吸湿、吸附特性的高附加值的纤维制品。
本发明的第3目的是提供一种新型聚合物合金纤维,作为可制造上述本发明多孔纤维的原料纤维。
达到该本发明的第3目的的本发明聚合物合金纤维,以难溶解性聚合物作为海成分,以易溶解性聚合物作为岛成分,并且,由岛构成条状结构而形成海岛型结构,直径200nm以上的岛在全部岛中所占的面积比为3%以下,并且,所述难溶解性聚合物和所述易溶解性聚合物的组合是以下的任意一种:
(1)聚酰胺和聚酯;
(2)选自聚酰胺、聚酯、聚烯烃的聚合物和具有热水可溶性的聚合物;
(3)聚亚苯基硫醚和聚酰胺。
另外,本发明的第4目的是提供一种作为用于制造上述本发明纤维的原料纤维的新型聚合物合金纤维的熔融纺丝方法。
达到本发明的第4目的的本发明的聚合物合金纤维的熔融纺丝方法,把难溶解性聚合物和易溶解性聚合物分别独立计量、供给,用双轴挤出混炼机进行熔融混合而得到的聚合物合金进行熔融纺丝时,以满足下列(1)~(3)的条件的方式进行纺丝:
(1)易溶解性聚合物的混合比=5~60重量%;
(2)难溶解性聚合物和易溶解性聚合物的熔融粘度比=0.1~2;
(3)双轴挤出混炼机的混炼部长度为螺杆有效长度的20~40%。
或者,达到本发明的第4目的的本发明的聚合物合金纤维的又一熔融纺丝方法,把难溶解性聚合物和易溶解性聚合物分别独立计量、供给,用划分数100万以上的静止型混炼机进行熔融混合而得到的聚合物合金进行熔融纺丝时,以满足下列(4)~(5)的条件的方式进行纺丝:
(4)易溶解性聚合物的混合比=5~60重量%;
(5)难溶解性聚合物和易溶解性聚合物的熔融粘度比=0.1~2;
或者,达到本发明的第4目的的本发明的聚合物合金纤维的又一熔融纺丝方法,在颗粒熔融前设置混合槽,在该槽内一旦贮藏2种以上颗粒,干混后,把干混颗粒供给熔融部,在难溶解性聚合物和易溶解性聚合物进行熔融混合纺丝时,以满足下列(6)~(8)的条件的方式进行纺丝:
(6)纤维中的易溶解性聚合物的混合比=5~60重量%;
(7)难溶解性聚合物和易溶解性聚合物的熔融粘度比=0.1~2;
(8)颗粒混合槽的容量=5~20kg颗粒。
附图说明
图1是表示下述本发明实施例1的纳米多孔纤维的横断面的TEM照片。
图2是表示下述本发明实施例1的纳米多孔纤维的纵断面的TEM照片。
图3是表示下述本发明实施例1的聚合物合金纤维的横断面之一例的TEM照片。
图4是表示下述本发明实施例1的聚合物合金纤维的纵断面之一例的TEM照片。
图5是表示下述本发明实施例1的聚合物合金颗粒的横断面之一例的TEM照片。
图6是表示下述本发明实施例4的聚合物合金纤维的横断面之一例的TEM照片。
图7是表示下述本发明实施例4的纳米多孔纤维的横断面之一例的TEM照片。
图8是表示下述本发明实施例8的聚合物合金纤维的横断面之一例的TEM照片。
图9是表示下述本发明实施例8的聚合物合金纤维的横断面之一例的TEM照片。
图10是表示下述本发明实施例8的聚合物合金纤维的纵断面之一例的TEM照片。
图11是表示下述本发明实施例8的纳米多孔纤维的横断面之一例的TEM照片。
图12是表示下述本发明实施例8的纳米多孔纤维的纵断面之一例的TEM照片。
图13是表示下述本发明实施例9的聚合物合金纤维的横断面之一例的TEM照片。
图14是表示下述本发明实施例9的纳米多孔纤维的横断面之一例的TEM照片。
图15是表示下述本发明实施例9的纳米多孔纤维的纵断面之一例的TEM照片。
图16是表示下述本发明实施例10的聚合物合金纤维的横断面之一例的TEM照片。
图17是表示下述本发明实施例10的聚合物合金纤维纵的断面之一例的TEM照片。
图18是表示下述本发明实施例10的纳米多孔纤维的横断面之一例的TEM照片。
图19是表示下述本发明实施例10的纳米多孔纤维的纵断面之一例的TEM照片。
图20是表示下述本发明比较例2的聚合物合金颗粒的横断面之一例的TEM照片。
图21是表示下述本发明实施例15的聚合物合金纤维的横断面之一例的TEM照片。
图22是表示下述本发明实施例15的纳米多孔纤维的横断面之一例的TEM照片。
图23是表示下述本发明实施例16的聚合物合金纤维的横断面之一例的TEM照片。
图24是表示下述本发明实施例16的纳米多孔纤维的横断面之一例的TEM照片。
图25是表示下述本发明实施例19的聚合物合金纤维的横断面之一例的TEM照片。
图26是表示下述本发明实施例19的纳米多孔纤维的横断面之一例的TEM照片。
图27是表示下述本发明实施例35的聚合物合金纤维的横断面之一例的TEM照片。
图28是表示纺丝装置之一例图。
图29是表示假捻装置之一例图。
图30是表示喷咀之一例图。
图31是表示纺丝装置之一例图。
图32是表示拉伸装置之一例图。
图33是表示纺丝装置之一例图。
图34是表示拉伸假捻装置之一例图。
具体实施方式
下面对本发明的纳米多孔纤维加以说明。
作为构成本发明纳米多孔纤维的聚合物,已知有聚酯或聚酰胺、或者以聚烯烃等为代表的热塑性聚合物、酚醛树脂等热固性聚合物、聚乙烯醇、以聚丙烯腈为代表的热塑性不良的聚合物或生物聚合物等,从成型性观点看,热塑性聚合物是最优选的。
其中,聚酯或聚酰胺由于其多数熔点高,故是优选的。当聚合物的熔点在165℃以上时,耐热性良好,是更优选的。例如,一般情况下,聚乳酸(下面用“PLA”表示)熔点在170℃,PET为255℃,N6为220℃左右,所以是优选的。
另外,在这些聚合物中也可以含有粒子、阻燃剂、静电防止剂等添加剂。另外,在不损伤聚合物性质的范围内,与其他成分共聚也可,但为了保持聚合物原来的耐热性或力学特性,共聚率在5摩尔%或5重量%以下是优选的。
特别是在用作衣料、室内装饰、车辆内部装饰等时,从熔点、力学特性、质量风格等点看,聚酯或聚酰胺是优选的,共聚率在5摩尔%或5重量%以下、相对粘度为2以上的尼龙6、尼龙66,或者极限粘度为0.50以下的PET、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯,重均分子量为7万以上的PLA等是特别优选的。另外,这些聚合物构成多孔纤维的80重量%以上的是优选的。
在本发明中,具有直径100nm以下的细孔的多孔纤维是重要的。
如上所述,所谓本发明的多孔纤维是指在纤维横断面中含有1个/μm2以上的直径100nm以下的细孔的纤维,在本发明中,将其称作纳米多孔纤维。通过本发明的这种纳米细孔化,可以使液体吸收性或气体吸附性飞速增大。
另外,直径200nm以上的细孔在整个纤维横断面中所占的面积比在1.5%以下是重要的。由于可见光的波长在400~800nm左右,所以,由于直径200nm以上的粗大细孔几乎不存在,所以,可以显著减低制成纳米多孔纤维时的发色性的降低。在这里,细孔的直径或面积,可以通过把纳米多孔纤维切成超薄切片,用透过型电子显微镜(TEM)对其进行观测来进行估算,在本发明中用这种方法进行测定。
另外,细孔形态有成为椭圆或其他不规则形状的情况,不限于必须要真圆,在本发明中,直径是从该细孔面积换算成真圆而求出。
另外,所谓整个纤维横断面是指单纤维的纤维横断面面积,在这里,是指聚合物一部分和细孔部分相当的面积。这些面积当采用WINROOF等图像处理软件时可以较简单的求出。在本发明的多孔纤维中,更优选直径50nm以上的细孔占整个纤维横断面的面积比在1.5%以下,尤其优选0.1%以下。
另外,当细孔的平均直径在0.1~50nm以下時,几乎不引起可见光的漫反射,对可见光是透明的,但由于接近有害的紫外线波长,从而呈现所谓UV切割的新的功能。另外,由于纤维表面积飞快增大,从而具有原有的多孔纤维想不到的优良吸湿性或吸附性的优点。
另外,当这种细孔愈多,除水以外对有机溶剂等各种液体的吸收能力飞快增大愈多。但是,当细孔的平均直径过小時,由于热处理而易引起破裂,根据本发明人的发现,细孔的平均直径更优选5~30nm。
本发明的纳米多孔纤维之一例示于图1(N6纳米多孔纤维横断面的TEM照片),可以观察到因金属染色引起的细微浓淡。在这里,浓的部分是N6高密度区域,而淡的部分为N6低密度区域。在这里,可以认为淡的部分相当于细孔。另外,这些细孔既可以互相连结成连通孔,也可以几乎不连结而成独立孔。
在本发明中,所谓连通孔,是指细孔互相连结,实质上从纤维表层至内层连续相连的状态,另一方面,所谓独立孔,是指细孔几乎不连结,实质上纤维表层的细孔和内层细孔成不相连的状态。
这些细孔,如下所述在细孔内可嵌入各种分子,但考虑其洗涤耐久性及缓释性時,因嵌入的分子被某种程度的捕集或胶囊化,故独立孔是优选的。
当为连通孔时,由于形成纤维的聚合物连续性下降,故强度易降低。因此,本发明中当为具有连通孔的多孔纤维的情况下,纤维强度在1.0cN/dtex以上是重要的。
在本发明中,纳米细孔到底作为独立孔形成,还是作为连通孔形成,可通过选定作为原丝的聚合物合金纤维的岛聚合物的混合状态或岛聚合物的溶出条件来加以区分制作。
另外,当为具有连通孔的多孔纤维的情况下,通过使细孔的平均直径在50cN以上,可以使纤维的强度达到1.0cN/dtex以上。
如上所述,本发明的纳米多孔纤维是具有无数的纳米细孔而构成的,因此,比表面积增大,具有显示优良的吸湿·吸附性等的优点。
根据本发明人的发现,纳米多孔纤维的吸湿率(ΔMR)在4%以上是优选的。为使该吸湿率(ΔMR)在4%以上,未作特别限定,根据本发明人的各种发现,采用具有某种程度吸湿性的亲水性聚合物所形成的本发明的纳米多孔纤维可以达到。在这里,作为亲水性聚合物之一例,可以举出N6及N66等聚酰胺。另外,即使是不由聚酯等亲水性聚合物构成的纳米多孔纤维,通过在纳米细孔内含有吸湿性物质,也可以使该吸湿率(ΔMR)在4%以上。在这里,作为吸湿性物质之一例,可以举出聚烯化氧或其改性物等。
另外,该纳米多孔纤维不仅对水蒸汽而且对各种物质的吸附性优良,也可以作为消臭纤维使用。例如,对氨的消臭率达到50%以上是优选的,但本发明的多孔纤维可将其净化。本发明所述的纳米多孔纤维中,为使氨的消臭率达到50%以上,未作特别限定,根据本发明人的各种发现,可以通过采用显示某种程度的消臭性的聚合物制成本发明的纳米多孔纤维来达到。当然,在纳米细孔内也可以含有各种吸附剂。
还有,氨的消臭率可以按下列方法进行测定。即,在5升四方纸盒内放入纳米细孔纤维100%布帛1g,导入含氨的气体3升,把初始浓度(C0)调至40ppm。2小時后,从四方纸盒取气体样,测定氨浓度(C1)。另外,不放入布帛样品,进行空白试验,仍然2小時后测定氨浓度(CB)。依下式计算氨的消臭率:
氨的消臭率(%)=[(CB-C1)/CB]×100(%)
本发明的多孔纤维,不仅气体而且液体的吸收性优良,而且可发挥一般的棉的保水性,多数可以实现60%以上的保水率。在本发明的纳米多孔纤维中为了使保水率达到60%以上,未作特别限定,但按照本发明人的各种发现,可以通过采用具有某种程度保水性的聚合物制成的本发明所述纳米多孔纤维达到。作为具有某种程度保水性的聚合物之一例,可以举出N6及N66等聚酰胺,当然,在纳米细孔内也可以含有聚烯化氧等吸水材料。
这里,所谓保水率可以按下列方法进行测定。首先,把纳米细孔纤维100%布帛在水中浸渍1小時使充分吸水后,在吊架上垂吊1分钟,再用家用洗涤机(制造商:SANYO,型号:SW 150P(A))脱水3分钟,使纤维表面或纤维间空隙中的剩余水分脱除。
从此时的重量(W1)和于60℃干燥1小时的干燥重量(W0),依下式计算保水率:另外,通常尼龙的保水率为20~30%左右。
保水率=[(W1-W0)/W0]×100(%)
本发明的多孔纤维像羊毛那样,有在丝的长度方向显示可逆的液体膨润性的情况,虽为合成纤维但有天然纤维的功能。在这里,所谓“显示可逆的液体膨润性”,意指纳米多孔纤维浸渍在液体中时,纳米多孔纤维吸收液体,在丝的长度方向发生膨润(伸长),若通过干燥等从纳米多孔纤维除去液体,则在丝的长度方向发生收缩,返回至原有长度的行为,该操作能可逆地反复进行。在这里,丝的长度方向的可逆的液体膨润率达到6%以上是优选的。
就这样,为了制造在丝的长度方向显示可逆的液体膨润性的纳米多孔纤维,未作特别限定,按照本发明人的各种发现,特别是使纳米细孔在整个纤维横断面上均匀分散可以达到。另外,为使在丝的长度方向的可逆的液体膨润率达到6%以上,可以通过使纳米细孔的平均直径达到30nm以下来实现。
以上所述为本发明所述纳米多孔纤维很大的特征和优点。
另外,由于各种功能物质容易进入纳米细孔,所以,与原来的纤维相比,是容易进行功能加工的纤维。
例如,为了赋予由通常的聚酯纤维构成的布帛吸湿性,即使赋予分子量1000以上的聚乙二醇(下面用“PEG”表示)类吸湿剂也几乎不能吸尽。然而,当对由PET构成的本发明的纳米多孔纤维所形成的布帛赋予同样的吸湿剂時,可以大量吸尽。
另外,最近作为因保湿而具有皮肤保养功能的物质,从鯊鱼肝脏取出的天油油成分鱼鯊烷引人注意,但这也是用通常的聚酯纤维构成的布帛几乎难以吸尽,而用本发明的纳米多孔纤维制成的布帛可大量吸尽,并且,洗涤耐久性也大幅提高。这对于熟悉通常的聚酯纤维的人来说是惊人之举。
另外,被吸尽的功能性药剂,不仅是吸湿剂或保湿剂,例如阻燃剂、防水剂、保冷剂、保温剂或平滑剂等也作为对象使用。其性状不限于微粒,多酚或氨基酸、蛋白质、辣椒素、维生素等用于促进健康·美容的药剂·或汗疱等皮肤病药剂等也能作为对象使用。甚至也能使用消毒剂、消炎剂、镇痛剂等医药品。或者,也可以进一步使用聚胺或光催化剂纳米粒子那样的用于有害物质的吸附·分解的药剂。或者,根据需要,吸尽具有形成有机或无机聚合物能力的单体后,使其聚合可制成杂化物材料。有效利用大的比表面积,通过化学加工而使细孔壁面活化,也可以使得具有选择吸附及催化能力。可根据需要,使上述各种功能构维持自主的效果,也是令人惊奇的。
本发明的纳米多孔纤维的强度如果在1.5cN/dtex以上,则可以提高纤维制品的撕裂强度及耐久性,所以优选。强度更优选2cN/dtex以上,尤其优选2.5cN/dtex以上。
另外,当伸度达到20%以上時,纤维制品的耐久性得到提高,所以优选。
为了使强度在1.5cN/dtex以上,并且伸度达到20%以上,采用即使在单独制丝時仍可以得到上述力学特性的聚酯,制成纳米多孔纤维是优选的。另外,为了进一步提高强度,采用单独制丝时可得到高强度的聚酰胺或聚酯等聚合物,或抑制粗大细孔的面积比、细孔平均直径的细微化等是重要的。另外,选定在作为前体的聚合物合金纤维中使用的易溶解性聚合物是重要的,选定不含有阻碍假交联成分等的纤维结构形成的物质的是优选的。
本发明的纳米多孔纤维,也可以采用三叶断面、十字断面、空心断面等各种纤维断面形状。此时,可以采用此前采用的异性断面纤维用纺丝喷咀来实现。
另外,也可以是纤维横断面的全面成为纳米多孔,或者也可以把纳米多孔部分设在纤维表层侧或内层,或局部设在偏心等的部分。
这里的所谓纳米多孔部是指含有1个/μm以上的直径100nm以下的细孔的区域。
当纤维内层部成为纳米多孔部,纤维表层部成为通常的聚合物的情况下,可以提高耐摩耗性或尺寸稳定性、强度。
或者,纤维表层部成为纳米多孔部,而纤维内层部成为通常的聚合物的情况下,尺寸稳定性、强度可以得到提高。
或者,纳米多孔部吸水,在丝的长度方向膨润,再使其偏心占据偏心位置時,可以强化纤维的卷曲。
当纳米多孔部占据卷曲的外测时,由于吸水而膨润进一步使卷曲增强,伸长性及膨松性提高。
另一方面,当纳米多孔部占据卷曲的内侧时,由于吸水,卷曲被伸长,所以如羊毛那样丝呈现伸长的效果,布帛组织的束缚得到缓和,因线圈或织孔的扩大而呈现通气性的提高。
如这些例子所示,当纳米多孔部在纤维横断面中偏心存在时,可以提供通过吸水进行呼吸的布帛。但是,当上述纳米多孔部局部存在时,为了使纳米细孔产生的效果和纳米多孔部以外的效果均存在,纳米多孔部分对整个纤维横断面的面积比达到5~95%是优选的,更优选30~80%,尤其优选40~60%。这样的纳米多孔部局部存在的纳米多孔纤维可以通过,在从聚合物合金纤维溶出易溶解性成分时,在中途中止溶解处理,易溶解性成分残留在纤维中,或者聚合物合金和通常的聚合物的复合纺丝的复合纤维中溶出易溶解性成分来得到。
另外,本发明的纳米多孔纤维,通过抛光加工或水钻加工(ウオ一タ一パンチ)等物理的起毛加工容易进行原纤化,也作为所谓的原纤化纤维或由此制成的纤维制品使用。
此时的原纤维直径,可以通过在成为前体的聚合物合金纤维中的聚合物的组合、聚合物合金纤维的物性、纳米多孔纤维中的细孔的形态、或起毛加工条件等,控制在0.001~5μm的范围内。特别是,细孔的形态是重要的,细孔约小数愈多,有原纤化愈容易的倾向。这对在作为前体的聚合物合金纤维中的易溶解性聚合物的混合尺寸或混合比也有大的影响。还有,对聚酰胺等耐摩耗性过好的纤维,由于此前无原纤化纤维,故是非常有用的。
本发明的纳米多孔纤维,既可以单独使用,也可以通过混织、混纺、混棉、交织、交编,与通常的合成纤维或再生纤维、或天然纤维等混合使用。当与尺寸稳定性或耐久性优良的合成纤维混用时,可以提高布帛的形态稳定性或耐久性、耐化学药品性。当与再生纤维或天然纤维等混合使用时,可以谋求吸湿、吸水功能或质量风格的进一步提高。
另外,当本发明的纳米多孔纤维为纱线时,既可以是没有卷曲的扁平纱线,也可以是卷曲丝,还可以是此外的其他形态,当为卷曲丝时,在布帛中具有膨松性及伸长性,用途广泛故优选。另外,可以采用长纤维、短纤维、织物、针织物、无纺布、毡、人造革、热成型制品等各种纤维制品形态。特别是用作一般的衣料或室内装饰制品时,织物、编物是优选的。另一方面,用作人造革或滤布、吸附材料、揩布、研磨布等功能制品时,无纺布是优选的。
上述本发明的纳米多孔纤维与原来的多孔性纤维相比,可以提供发色性不降低、吸湿性或吸附性也优良的高质量染色布帛。
因此,在长筒袜、紧身衣、内衣、衬衫、茄克衫、短裤、外套等衣料用途中可以实现穿着舒适性优良的制品,不仅适于这些用途,而且还适用于袖套或衬垫等衣料材料用途,或可以控制室内环境的窗帘或地毯、坐垫、家具等室内装饰用途、揩布等生活材料用途、甚至滤布、研磨布等工业材料用途、车座或顶棚材料等车辆内部装饰用途等。
通过功能性分子的吸附,可以用作健康、美容相关物品或医药品基布、燃料电池的电极等的环境、医药、IT产业那样的最尖端材料。
本发明的纳米多孔纤维制造方法,未作特别限定,例如,可以通过从下列难溶性聚合物和易溶性聚合物构成的聚合物合金纤维除去易溶性聚合物来得到,下面对该法加以说明。
例如,在利用由难溶性聚合物构成海成分、由易溶性聚合物构成岛成分所形成的海岛型结构的聚合物合金纤维的情况下,直径200nm以上的岛,即粗大的凝聚聚合物粒子的存在比对全部岛的面积比为3%以下是优选的。由此,可以显著降低纳米多孔纤维化时的发色性的降低。在这里,由于有时岛为稍钭的近似椭圆形状,不限定为真圆,所以,直径是从岛面积换算成圆求出的。另外,对全部岛的面积是纤维断面中存在的所有岛的合计面积,可从纤维断面观察或聚合物混和比估计出。直径200nm以上的岛的面积比优选1%以下。更优选直径100nm以上的岛的面积比在3%以下,尤其优选直径100nm以上的岛的面积比在1%以下。
另外,当岛的平均直径为1~100nm時,通过除去岛可以得到比原来的多孔纤维孔径小的纳米多孔纤维,故优选。当细孔尺寸达到纳米水平時,由于几乎不引起可见光的漫反射,所以,不仅发色性显著提高,而且对有害的紫外线的漫反射加大,故呈现UV切割的新功能。另外,由于表面积飞快增大,故呈现原来的多孔纤维预想不到的优良吸湿性或吸附性,这是很大的优点。
因此,从发色性或吸附性的观点看,岛的平均直径小者有利,但当过小時,聚合物界面变得过大,相互作用过大,纺丝的细化行为容易不稳定。因此,岛的平均直径更优选10~50nm。
另外,岛形成条状结构是优选的。因此,由于岛聚合物如钢筋那样支撑聚合物合金的细化,故使纺丝细化行为稳定。这里的所谓条状结构,是指岛的纤维轴向长度与直径比在4以上的结构,但通常纤维轴向长度与直径比在10以上,多数超出TEM视野外。
为了得到几乎不含上述那样的粗大的岛,并且岛聚合物以纳米尺寸均匀分散的聚合物合金纤维,如下所述,考虑了聚合物之间的亲和性的组合或成为高度混炼的混炼方法的选定是重要的。
另外,作为其他的制造方法,不仅可用海岛型结构的聚合物合金,还可以利用下列特殊层结构的合金纤维。
这里的所谓特殊层结构,是采用TEM观察纤维横断面時显示以下状态的结构。
即,经过混合的不同种聚合物彼此形成层,互相混合加以组合存在的状态(图8,纤维横断面TEM照片)。因此,不同种聚合物彼此界面形成与海岛结构(图3、图16,纤维横断面TEM照片)相比,变得相当大,与海岛结构相比相溶性得到提高,但当与PET/PBT等所谓均匀结构相比,相容性低的极特异的结构。但是,由于未发现层的明确周期性,所以,与所谓因斯皮诺达分解引起的调制结构有区别。在这里,TEM样品被金属染色,浓的部分为难溶解性聚合物而淡的部分为易溶解性聚合物。另外,从形成层的观点看,岛成分为不明确的所谓‘海海结构’,在结构上也可明确加以区别。这种海海结构,是在聚合物混合物中,在海/岛逆转的近旁的混合比呈现的极不稳定的结构,当然,在该区域极难进行稳定纺丝。在纤维横断面方向易溶解成分的层的1层平均厚度如在1~100nm,则不同种聚合物充分均匀的以纳米尺寸分散,即使少量混合,混合的聚合物性能也可以充分发挥。易溶解成分的层的1层平均厚度优选1~50nm。另外,在纤维横断面可观察的该层是在纤维长度方向以条状伸长的结构(图10,纤维横断面TEM照片)。
具有上列图中所示的特殊层结构的聚合物合金纤维,可以通过与某种特定聚合物和纺丝条件的组合得到,例如,可以通过把共聚有磺酸盐成分4~6摩尔的共聚PET(15~30重量%)和聚酰胺(70~85重量%),采用设在纺丝槽内的静止混炼机(划分数100万以上)混炼后进行纺丝来得到。
如上所述,从易溶解性聚合物在难溶解性聚合物中以纳米尺寸均匀分散的聚合物合金纤维中除去易溶解性聚合物,由此可以得到本发明的纳米多孔纤维。在现有技术中,当在易溶解性聚合物中采用低熔点或低软化点的聚合物時,由于其分散粒径大,故在进行高温处理的卷曲加工或捻丝等丝加工或布帛加工的工序通过性显著恶化,实质上不可能得到进行卷曲或捻丝等的加工丝或布帛。
然而,在本发明的聚合物合金纤维中,由于易溶解性聚合物以纳米尺寸均匀分散,故采用低熔点或低软化点聚合物进行高温处理的丝加工或布帛加工,仍能提高其工序透过性,还可以提高所得到的制品质量。
还有,聚合物合金纤维中的聚合物种类,只要是溶解性不同的2种以上即可,可根据需要增加难溶解、易溶解性聚合物种类,当然,还可以并用相溶化剂。
在上述聚合物合金纤维中,当易溶解性聚合物为碱易溶解性聚合物時,由于除去岛的多孔化工序,可以利用通常的作为纤维后加工工序的碱处理工序,故是优选的。例如,在采用聚苯乙烯等有机溶剂溶解性聚合物作为易溶解性聚合物時,若考虑需要防爆设备,则是很大的特点。
当易溶解性聚合物为热水可溶解性聚合物時,由于可以在纤维的精炼工序除去岛,所以是更优选的。作为碱易溶解性聚合物,例如,可以举出聚酯或聚碳酸酯等,作为热水可溶解性聚合物,可以举出共聚有多个亲水基的聚酯、烯化氧或聚乙烯醇及它们的改性物等。
另外,在除去易溶解性聚合物进行减量加工時,当以20重量%/小時以上的速度进行减量加工時,可以抑制在高温中由减量产生的细孔破坏,或生产效率也高,是优选的。还有,在这里对减量加工的减量速度加以说明,减量加工的加工处理時间不满1小時也无妨。
为了边保持本发明的纳米多孔纤维的力学特性边引出纳米细孔的功能,作为易溶解性聚合物岛的聚合物混合比达到5~60重量%是优选的,更优选10~30重量%,尤其优选15~25重量%。
上述聚合物合金纤维由于不含粗大的凝聚聚合物粒子,具有纺丝工序比现有技术更稳定,易得到丝斑小的纤维等特征。丝斑可通过乌斯特斑(U%)加以评价,本发明中使用的聚合物合金纤维,若使U%为0.1~5%,则在用于衣料或室内装饰、车辆内部装饰等纤维制品時,可得到染色斑小而质量高的制品,是优选的。U%更优选0.1~2%,尤其优选0.1~1.5%。另外,特别是作为衣料用而呈现杂色時,也可以用3~10%的粗丝。因此,为了使U%达到0.1~5%,可以通过使岛聚合物以纳米尺寸均匀地分散来达到。为了进一步抑制U%,可以通过聚合物的组合最佳化、在聚合物混炼時分别独立计量·供给聚合物、使喷咀孔径或冷却条件等纺丝条件最佳化来达到。另外,为了使U%达到3~10%,来形成特别是产生杂色调的粗丝時,可以通过PET等已知的公知技术来达到。
如上述聚合物合金纤维的强度为2cN/dtex以上,则可以提高在捻丝或纺织、针织工序等的工序透过性,所以优选。强度更优选2.5cN/dtex以上,尤其优选3cN/dtex以上。
为使聚合物合金纤维的强度在2cN/dtex以上,可以通过采用抑制聚合物分解的条件进行纺丝来达到。
为使达到2.5cN/dtex以上,可以通过使混炼方法最佳化来达到。为了达到高强度,可以通过易溶解性聚合物的混合比、聚合物的粘度·末端基浓度、共聚成分等聚合物的最佳化及纺丝·拉伸条件、卷曲加工条件的最佳化来达到。
另外,如果聚合物合金纤维的伸度在15~70%,则仍然可以提高捻丝或纺织、针织工序等的工序通过性,所以优选。在用作拉伸假捻加工用原丝時,从假捻加工的工序通过性这点考虑,伸度达到70~200%是优选的。对拉伸用原丝来说,伸度达到70~500%左右,从拉伸的工序通过性这点考虑,是优选的。聚合物合金纤维的伸度一般通过纺丝速度或拉伸倍率等加以适当调整。
还有,当像聚酰胺纤维那样通过吸湿·吸水发生膨润的纤维,难以得到伸度70~200%左右的所谓高定向未拉伸丝。这是由于在纺丝·卷绕中纤维发生膨润,卷绕的包装材形状被破坏而不能卷绕。因此,以这种聚合物作为主成分的聚合物合金纤维的情况下,通过混合5重量%以上因吸湿、吸水不发生膨润的聚酯等,可以得到高定向未拉伸丝。
另外,从纳米多孔纤维构成的布帛膨松性增加的观点考虑,对上述聚合物合金纤维赋予卷曲是优选的。如果是假捻加工丝,作为卷曲性指标的CrimpRigidity值(CR值)达到20%以上是优选的。CR值更优选的是30%以上,尤其优选的是40%以上。另外,采用机械卷曲丝或气流喷射加工丝等,作为卷曲性指标的卷曲数达到5个/25mm以上是优选的。另外,通过制成并列或偏心芯壳复合丝也可以赋予卷曲。此时,卷曲数达到10个/25mm以上是优选的。CR值一般可通过卷曲方法·装置、捻线机转数、加热器温度等假捻加工条件加以调整。为使CR值达到20%以上,通过把加热器温度调至(聚合物熔点-70)℃以上来达到。为了更加提高该CR值,抑制加热器温度的高温化或易溶解性聚合物的混合率是有效的。
对机械卷曲丝或气流喷射加工丝等来说,使卷曲数达到5个/25mm以上,可通过适当变更卷曲赋予装置的选定或进料率等条件容易地达到。
当采用并列或偏心芯壳复合丝時,可以通过使粘贴的聚合物的熔融粘度差在2倍以上,或使单独纺丝時的热收缩率差在5%以上等,达到卷曲数10个/25mm以上。
上述聚合物合金纤维的制造方法,未作特别限定,例如,可以采用下列方法。
即,把难溶解性聚合物和易溶解性聚合物进行熔融混炼,可以得到难溶解性聚合物及/或易溶解性聚合物细分散的由难溶解性聚合物/易溶解性聚合物构成的聚合物合金。然后,将其进行熔融纺丝,可以得到本发明的聚合物合金纤维。
在这里,熔融纺丝方法是重要的,通过采用挤出混炼机或静止混炼机等进行强制混炼,可以大幅抑制粗大的凝聚聚合物粒子的生成。
在现有技术(特开昭56-107069号公报)中,由于采用了切片混合(干混合),混合斑大,不能防止岛聚合物的凝聚。
在本发明中,从强制混炼的观点看,采用双轴挤出机作为挤出混炼机,采用划分数100万以上的混炼机作为静止型混炼机是优选的。另外,混炼的聚合物供给方法,通过把混炼的聚合物分别计量、供给,可以抑制混合斑或经時的混合比变动,是优选的。此时,作为颗粒既可以分别供给,也可以在熔融状态分别供给。另外,还可以把2种以上的聚合物供给挤出混炼机的主体(根本),或者,把一种成分作为侧进料从挤出混炼机的中途供给也可。
在使用双轴挤出混炼机作为混炼装置時,最好使高度混炼和聚合物的滞留時间的抑制协调。螺杆由给料部和混炼部构成,通过使混炼部长度为螺杆有效长度的20%以上,来进行高混炼是优选的。另外,通过使混炼部长度为螺杆有效长度的40%以下,可以避免过度的剪断应力,并缩短滞留時间,可以抑制聚合物的热老化或聚酰胺成分的疑胶化。另外,通过使混炼部尽量处于双轴挤出机的出料侧,可以缩短混炼后的滞留时间,抑制岛聚合物的再凝聚。此外,在强化混炼时,也可以在挤出混炼机中设置具有把聚合物送至反向的回流功能的螺杆。
另外,通过作为通风口(vent)式抽吸混炼时的分解气体,或降低聚合物中的水分,来抑制聚合物的水解,还可以抑制聚酰胺中的胺端基或聚酯中的羧酸端基量。
采用这种双轴挤出混炼机可以得到聚合物合金颗粒,但从通用性这点考虑,作为优选聚合物的组合的例子,可以举出:
组合1:聚酰胺和聚酯;
组合2:从聚酰胺、聚酯、聚烯烃中选择的聚合物和热水可溶性聚合物。
在优选的组合1的聚酰胺和聚酯中,分散的聚合物平均分散粒径达到1-50nm是优选的。另外,通过在该颗粒的横断面中,换算成圆的直径达到100nm以上的粗大分散的聚合物的面积比,相对颗粒的横断面中的全部分散的聚合物之比达到3%以下,可在聚合物合金纤维化时,难以生成粗大的岛,故优选。另外,聚合物合金中的胺端基量以聚酰胺的重量为基准在6×10-5mol当量/g以下时,从提高纺丝性或降低丝斑这点考虑是优选的。
另一方面,在优选的组合2的从聚酰胺、聚酯、聚烯烃中选择的聚合物和热水可溶性聚合物中,作为易溶解成分的热水可溶性聚合物的混合比达到10~30重量%,借此,抽出蚕胶丝的纺丝性、切割性和纤维化、纳米多孔化后的功能表现达到平衡,故优选。另外,使作为聚合物合金颗粒着色指标的b*值在10以下,可以调整纤维化时的色调,故优选。一般的热水可溶性聚合物,因其分子结构而耐热性差,容易着色,但通过使上述滞留时间缩短的操作,可以抑制着色。另外,作为热水可溶性聚合物,可以举出共聚有大量亲水基的聚酯、聚烯化氧、聚乙烯醇及这些的改性物等,但从溶出速度、耐热性这点考虑,作为聚烯化氧改性物的一种的聚醚酯是优选的。
这些混炼装置,既可与纺丝机独立设置,一旦聚合物合金颗粒制成后,将其供给纺丝机,也可以连在纺丝机上把混炼的熔融聚合物直接进行纺丝。另外,在采用静止混炼机时,插入纺丝组件内也可。
为了降低纺丝过程的成本,在进行切片混合(干混合)时,也可以采用下列方法。
即,独立计量、供给进行混合的聚合物颗粒,一次贮存在混合槽内,在这里进行切片混合。此时,通过把混合槽的容量达到5-20kg,既可以尽量抑制混合斑,又可以提高混合效率。然后,从该混合槽把已经混合的颗粒供给挤出混炼机,制成熔融聚合物。在这里既可以采用双轴挤出混炼机进行混炼,或者,把熔融聚合物通入插在配管及组件内的静止混炼机进行混炼。此时,也可以采用易溶解性聚合物的混合量多的前体颗粒。
作为前体颗粒,当为由聚酰胺和聚酯构成的聚合物合金颗粒时,作为聚酯采用共聚磺酸盐1.5~15mol%的聚酯,可使与聚酰胺的亲和性提高,从提高前体颗粒的稀释倍数的观点看,混合比定在30~90重量%,从使初始聚酰胺和重量一致来抑制混合斑的观点看,1个颗粒的平均重量达到2~15mg的颗粒是优选的。
使1个颗粒的平均重量或形状尽量与稀释的聚合物颗粒吻合,可以抑制混合斑,是优选的。具体的是,1个聚合物合金颗粒的平均重量和稀释的1个聚合物颗粒的平均重量差在-20~+20%范围是优选的。
另外,从抑制纺丝中岛聚合物的再凝聚,抑制粗大的凝聚的聚合物粒子的生成观点看,从聚合物合金形成、熔融,到从纺丝喷咀喷出的滞留时间也是重要的,从聚合物合金熔融部前端至纺丝喷咀喷出前的时间在30分钟内是优选的。特别是尼龙和亲水基共聚PET的合金时,由于亲水基共聚PET容易再凝聚,必须注意。
另外,为了使岛聚合物以纳米尺寸分散,聚合物的组合也是重要的,通过提高难溶解性聚合物和易溶解性聚合物的亲和性,构成岛的易溶解性聚合物易以纳米尺寸分散。例如,在作为难溶解性聚合物采用尼龙,作为易溶解性聚合物采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)时,若使用在PET上共聚有作为亲水性成分的磺酸盐,特别是5-钠磺异酞酸(SSIA)的亲水基共聚PET,则可以提高与尼龙的亲和性。特别优选采用SSIA共聚率为4mol%以上的亲水化PET。
另外,海聚合物和岛聚合物的熔融粘度比也是重要的,海聚合物/岛聚合物的粘度比愈大,施加在岛聚合物的剪断力愈大,岛以纳米尺寸分散变得容易。但是,当粘度比过大时,由于引起混炼斑及纺丝性恶化,所以,粘度比达到1/10~2左右是优选的。还有,当为上述聚酯或聚酯和热水可溶性聚合物组合的情况下,聚合物彼此也呈现亲和性,所以,粘度比是重要的,粘度比优选达到0.5~1.5。
由以上分析可知,优选的本发明聚合物合金纤维的熔融纺丝方法汇总如下。
即,聚合物合金纤维的熔融纺丝方法是,独立计量、供给难溶解性聚合物和易溶解性聚合物,把用双轴挤出混炼机进行熔融混合而得到的聚合物合金纤维进行熔融纺丝时,以满足下列条件(1)~(3)的方式进行熔融纺丝:
(1)易溶解性聚合物的混合比=5~60重量%;
(2)难溶解性聚合物和易溶解性聚合物的熔融粘度比=0.1~2;
(3)双轴挤出混炼机的混炼部长度为螺杆有效长度的20~40%。
或者,聚合物合金纤维的熔融纺丝方法,把难溶解性聚合物和易溶解性聚合物分别独立计量、供给,对用划分数100万以上的静止型混炼机进行熔融混合而得到的聚合物合金进行熔融纺丝时,使满足下列(4)~(5)的条件:
(4)易溶解性聚合物的混合比=5~60重量%;
(5)难溶解性聚合物和易溶解性聚合物的熔融粘度比=0.1~2;
或者聚合物合金纤维的熔融纺丝方法,在颗粒熔融前设置混合槽,在该槽内一旦贮藏2种以上颗粒,干混后,把干混颗粒供给熔融部,在难溶解性聚合物和易溶解性聚合物进行熔融混合纺丝时使满足下列(6)~(8)的条件:
(6)纤维中的易溶解性聚合物的混合比=5~60重量%;
(7)难溶解性聚合物和易溶解性聚合物的熔融粘度比=0.1~2;
(8)混合槽的颗粒容量=颗粒5~20kg。
即,易溶解性聚合物的混合比达到5~60重量%,同时难溶解性聚合物和易溶解性聚合物的熔融粘度比在0.1~2的范围是重要的,此外,用双轴挤出混炼机进行熔融混炼、加以熔融纺丝时,双轴挤出混炼机的混炼部长度为螺杆有效长度的20~40%来进行熔融纺丝,或者,采用静止混炼器进行熔融混合后加以熔融纺丝时,采用划分数100万以上的静止型混炼器,或者,采用干混合进行熔融纺丝时,颗粒的混合槽容量达到颗粒5~20kg进行熔融纺丝是重要的。还有,干混法与熔融混合法相比,混合的均匀性差,但工程简单,具有成本优势。另外,在进行干混时,当采用上述前体颗粒时,可以抑制某种程度的混合斑。
从上述制造方法的特征看,由于可以抑制粗大的凝聚粒子,与现有技术相比,聚合物合金的粘弹性平衡难以破坏,纺丝喷出稳定,显著提高纺丝性及丝斑。
为了更加提高纺丝稳定性,优选使用聚合物中的端基浓度低的物质,特别是在采用聚酰胺时,胺的端基量最好在5.5×10-5mol当量/g以下。已知聚酰胺的耐热性比聚酯差,因热老化而呈现凝胶化的倾向。另外,当聚酰胺和聚酯生成聚合物合金時,由于聚酯分子链末端具有催化作用,所以,与聚酰胺独立存在時相比,有易凝胶化的倾向,这已在本发明的研究中探明。当聚酰胺凝胶化時,不仅产生断丝或丝斑,而且,聚合物的过滤压力或喷咀的背面压力等工程压力上升,喷出量的上限下降,组件寿命缩短,不仅每单位時间的生产效率大幅下降,而且,引起丝断裂频繁发生等重大问题。因此,抑制聚酰胺/聚酯合金的凝胶化是重要的。因此,聚合物合金中使用的聚酰胺的胺末端用醋酸等封端,胺末端基量达到5.5×10-5mol当量/g以下是优选的。由此,当聚酰胺/聚酯合金一旦颗粒化時,以聚合物合金颗粒的聚酰胺重量为基准,胺末端基量达到6×10-5mol当量/g以下是优选的。
另外,从聚合物的热分解抑制、凝胶化抑制的观点看,纺丝温度在300℃以下是优选的。
因此,作为喷咀孔径,当使用比通常的大的直径時,对喷咀孔的聚合物合金的剪断应力降低,可以保持粘弹性的平衡,所以,纺丝稳定性提高。具体的是,采用聚合物合金的喷咀的喷出线速度在15m/分以下的喷咀是优选的。另外,丝条的冷却也是重要的,从喷咀至积极开始冷却的位置的距离达到1~15cm時,伸长流动易于不稳定,通过聚合物合金迅速固化,可以使纺丝稳定。
另外,从使岛聚合物细微化的观点看,纺丝通风达到100以上是优选的。
另外,为了抑制未拉伸丝在纺丝过程中的丝斑,纺丝速度达到800m/分以上是优选的。另外,为了抑制丝的尺寸或物性的经時变化,使纺丝速度达到2500m/分以上,来使纤维结构发达是优选的。
另外,一旦把这样得到的聚合物合金纤维卷绕后,可实施拉伸·热处理,或实施拉伸假捻加工,或在一旦不卷绕時,在纺丝后直接拉伸或直接实施气流喷射加工等。
使实施卷曲加工時的热处理温度低于(难溶解性聚合物熔点-50℃),可以防止卷曲加工工序的熔粘,提高卷曲的质量。另外,也可在进行短纤维后,制成无纺布或细纱。
另外,把这样得到的丝,将其和别的丝进行气流混织或复合假捻等混织,或进行合捻,或进行混棉或混纺。另外,聚合物合金纤维可以单独使用,或与其他的丝混用,来制成针织物或无纺布。当然,也可以采用纺粘性织物或熔体流动等制成无纺布。
从至少含一部分这样得到的聚合物合金纤维的布帛溶出易溶解性聚合物,借此可以得到至少含一部分纳米多孔纤维的布帛。
当然,不溶出易溶解性聚合物,作为至少含一部分聚合物合金纤维的布帛使用也可。特别是,当为聚酰胺時,由于得到上述原来不可能的高定向未拉伸丝,将其灵活使用的卷曲丝或复合假捻丝等混合丝构成的布帛,具有比原来更膨松柔软的优质手感,仅此就能得到更高的价值。另外,即使混织丝以外的聚合物合金纤维100%的布帛,因纳米尺寸的聚合物合金而使耐热性及力学特性提高,仅此依然能得到高的价值。
对于纳米多孔纤维100%的布帛,在尺寸稳定性及耐摩耗性不滿足時,通过与其他的丝混用,有時可以解决问题。在混用時,在易溶解性聚合物进行溶出加工時,以作为纳米多孔纤维前体的聚合物合金纤维的重量为基准,聚合物合金纤维以20重量%/小时以上的速度进行减量加工是优选的。
如上所述,通过采用由与原来不同的制造方法得到的纤维,可以得到本发明的纳米多孔纤维,其细孔尺寸比原来的小,几乎不含粗大细孔,不仅可作为衣料用,而且是在各种领域可以实现优良性能的划時代的原料。
实施例
下面采用实施例详细说明本发明。实施例中的各种物性值测定方法采用下列方法。
A.聚合物的熔融粘度
采用东洋精机制造的キヤピロゲラフ1B测定聚合物的熔融粘度。还有,从样品放入至开始测定的聚合物停留時间为10分钟。
B.尼龙的相对粘度
把尼龙颗粒溶于98%的硫酸溶液,配成0.01mg/ml浓度后,于25℃进行测定。
C.聚酯的极限粘度[η]
于25℃,在邻氯苯酚中进行测定。
D.熔点
用Perkin Elmaer DSC-7,用2nd run,把显示聚合物熔解的峰值温度作为聚合物的熔点。此时的升温速度为16℃/分,样品量为10mg。
E.力学特性
在室温(25℃),拉伸速度=100%/分,在JIS L1013所示的条件下求出荷重-伸长曲线。然后,用初始纤度除断裂时荷重值,作为其强度,用初始试样长度除断裂时伸长作为断裂伸度,求出强伸度曲线。
F.聚合物合金纤维的乌斯特斑(U%)
采用ツエルベガ一ウスタ一株式会社制造的USTER TESTER 4以给丝速度200m/分,用正规方式进行测定。
G.热收缩率
热收缩率(%)=[(L0-L1)/L0]×100(%)
L0:把拉伸丝制成绞纱,在初始荷重0.09cN/dtex测定绞纱的原长;
L1:把测定L0的绞纱在实质上无荷重状态下于沸水中处理15分钟,风干后测定初始荷重0.09cN/dtex下的绞纱长
H.用TEM观察纤维横断面
沿纤维的横断面方向或纵断面方向切成超薄切片,用透过型电子显微镜(TEM)观察纤维的横断面。另外,根据需要实施金属染色:
TEM装置:日立制作所社制造,H-7100FA型
I:细孔直径或岛聚合物直径
细孔直径按下法求出。即,把用TEM测得的纤维横断面照片用图像处理软件(WINROOF),通过岛的圆换算求出直径。另外,过细且形状复杂,难以用WINROOF进行解析时,用肉眼和手工作业进行解析。平均直径,求出它们的单纯数平均值。
此时,用作平均的细孔,在同一横断面内任意抽出300个以上的细孔。但是,由于TEM观察用的样品制成超薄细片,故样品易产生破裂或孔洞。由此,在直径解析时边与样品状况仔细对比边慎重进行。另外,无机微粒或其周围的空隙,在此不含在细孔内。岛聚合物直径按照细孔直径解析进行。
J.发色性评价
把得到的样品按常法进行染色,与相同条件下染色的比较样品的发色性进行比较。比较样品采用的是把构成纳米多孔纤维的聚合物通过常法纺丝制成的样品。具体使用了以下方法。
当为尼龙时,染料采用クラリアントジヤパン株式会社制造的“NylosanBlue N-GFL”,对该染料用纤维制品的0.8重量%、pH调至5的染色液中,以浴比100倍、90℃处理40分钟。
当为聚酯时,染料采用クラリアントジヤパン株式会社制造的“ForonNavy S-2GL”,对该染料在纤维制品的0.8重量%、pH调至5的染色液中,以浴比1∶100倍、130℃(聚乳酸为110℃)处理40分钟。
通过肉眼判断,得到比较以上或几乎同等发色性的为“优秀”,用“◎”表示,较比较稍差可作为衣料用充分的为“良好”,用“○”表示。以上两个评价为合格。比这两者差的为不合格,详细地说,“稍差”用△表示,相当差的用x表示,全部用这4个等级进行评价。
K.吸湿率(ΔMR)
称取样品1~2g左右放入称量瓶内,于110℃保持干燥2小时,测量重量(Wo),其次,把对象物于20℃、相对湿度65%保持24小时后测量重量(W65)。然后,于30℃、相对湿度90%保持24小时后测量重量(W90)。并且,用下式进行计算:
MR65=[(W65-Wo)/Wo]×100%    (1)
MR90=[(W90-Wo)/Wo]×100%    (2)
ΔMR=MR90-MR65               (3)
L.可逆的水膨润性及丝长度方向的膨润率
把纤维于60℃干燥4小时后测定原长(L0’)。然后,把该纤维于25℃的水中浸渍10分钟后,从水中取出迅速处理后测定长度(L1’)。再把该纤维于60℃干燥4小时后,测定干燥后长度(L2’)。
而且,反复进行3次干燥/水浸渍,如果第3次的丝长度方向的膨润率相对于第1次的丝长度方向的膨润率达到50%以上,则表示有可逆的水膨润性。丝长度方向的膨润率可按下式计算。纤维的长度是,把纤维2处着色的丝加以连接,测定其间的距离。该距离达到100mm。
丝长度方向的膨润率(%)=((L1’-L0’)/L0’)×100(%)
M.保水率
把样品于25℃水中浸渍1小时,使其充分吸水后,在吊架上垂吊1分钟,然后用家用洗涤机脱水3分钟,使纤维表面及纤维间空隙的剩余水分脱出。此时的重量为(W1)。于60℃干燥1小时,求出干燥重量(W0)。
保水率(%)=[(W1-W0)/W0]×100(%)
N.氨消臭率
在5升四方纸盒内放入纳米多孔纤维100%的布帛1g,导入含氨的气体3升,把初始浓度(C0)调至400ppm。2小时后从四方纸盒内对气体进行取样,测定氨浓度(C1)。另外,与此不同,不放入布帛样品进行空白试验,仍然于2小时后测定氨浓度(CB)。用下式计算消臭率:
消臭率(%)={(CB-C1)/CB}×100(%)
O.假捻加工丝的卷曲特性、CR值
把假捻加工丝制成绞纱,于实质上无荷重的状态下,在沸水中处理15分钟,风干24小时。对该样品施加相当于0.088cN/dtex(0.1gf/d)的荷重并浸渍在水中,测定2分钟后的绞纱长L0”。然后,于水中除去相当于0.088cN/dtex的荷重,更换为相当于0.0018cN/dtex(2mgf/d)的微荷重,测定2分钟后的绞纱长L1”。通过下式计算CR值:
CR(%)=[(L0”-L1”)/L0”]×100(%)
P.卷曲数
取纤维样品50mm,计数卷曲的节数,求出每25mm的节数,把该值乘1/2作为卷曲数。
Q.色调(b*值)
用MINOLTA SPECTROPHOTOMETER CM-3700d测定b*值。此时,作为光源采用D65(色温度6504K),用10°野视进行测定。
实施例1
把相对粘度2.15、熔融粘度274泊(280℃,剪断速度2432秒-1)、熔点220℃、胺末端用醋酸封端,胺的末端基量为5.0×10-5mol当量/g的N6(80重量%),以及相对粘度0.60、熔融粘度1400泊(280℃,剪断速度2432秒-1)、熔点250℃、共聚5-钠磺异酞酸5mol%,含有0.05重量%的氧化钛的共聚PET(20重量%),用双轴挤出混炼机于260℃进行熔融混炼,得到聚合物合金颗粒。
该聚合物合金颗粒的断面TEM照片示于图5,作为岛的共聚PET的圆换算直径为20-30nm(平均分散直径26nm)、圆换算直径为100nm以上的粗大的岛皆无,共聚PET在N6中以纳米尺寸均匀分散。
另外,1个颗粒的平均重量为3mg,胺末端基量以N6重量为基准,达到3.3×10-8mol当量/g,此时的混炼条件如下:
螺杆型号      同方向完全咬合型2条螺丝
螺杆          直径37mm、有效长度1670mm、L/D=45.1
              混炼部长度为螺杆有效长度的28%
              混炼部位于螺杆有效长度1/3的排出侧
              中途3处有回流部
聚合物供给    将与N6共聚的PET分别计量,分别供给混炼机
温度          260℃
通风口        2处
在270℃的熔融部2熔融该聚合物合金,导入纺丝温度275℃的旋转部件中。然后,用超滤直径15μm的金属无纺布过滤聚合物合金熔融体后,进行熔融纺丝(图28)。此时,从熔融部2到喷出的滞留时间为10分钟。采用喷出孔径0.3mm、喷出孔长为0.65mm的喷咀,每个单孔的喷出量为2.1g/分,聚合物合金的喷咀喷出线速度为28m/分。另外,从喷咀下面到冷却起始点(气道(チニム)5的上端部)的距离为9cm。喷出的丝条用20℃的冷风经1m被冷却固化,用设置在从喷咀4的1.8m下方的给油导杆7给油后,通过非加热的第1拉伸辊8及第2拉伸辊9以3800m/分的速度卷取。
此时的纺丝性良好,在喷咀下方,喷出的聚合物膨胀引起的压载现象或因纺丝性不足导致的断细不会发生,24小时连续纺丝期间的断丝为零。另外,也不会有对尼龙来说成为问题的由卷取包装材的经時膨润引起的包装材破坏,具有优良的操作性。
另外,该聚合物合金未拉伸丝显示强度为2.6cN/dtex、伸度为138%、U%为0.9%的优良物性。对其采用图29的装置实施拉伸假捻加工,得到假捻方向S及Z的聚合物合金假捻丝。此时,拉伸倍率为1.5倍、加热器13的温度是165℃、作为假捻转子15采用的是聚氨酯盘的3轴外接型摩擦假捻装置,盘的表面速度/加工丝速度比(D/Y比)为1.65。加工性良好,未发现断丝或向辊子、假捻转子的卷绕。
所得到的87dtex、24根长丝的假捻加工丝,显示强度为2.7cN/dtex、伸度为21%、热收缩率为8%、U%为1.0%、CR为38%的优良物性(表2)、无未解捻部分,卷曲质量也良好。
对所得到的聚合物合金假捻丝的单纤维的横断面用TEM进行观察的结果,显示N6为海(浓的部分)、共聚PET为岛(薄的部分)的海岛结构(图3),岛的平均直径为25nm,得到共聚PET以纳米尺寸均匀分散的聚合物合金纤维。
直径200nm以上的岛对全部岛的面积比在0.1%以下,直径100nm以上的岛对全部岛的面积比在0.9%以下。在这里,所谓对全部岛的面积比是指对岛成分面积的总和的比率,成为粗大的凝聚聚合物的标准。另外,从纤维纵断面TEM观察的岛呈条状结构(图4)。还有,熔触混炼的聚合物合金薄片的断面TEM照片示干图5,岛聚合物以粒径低于20~30nm进行超细分散,与纤维横断面中的岛聚合物粒径(图3)同等。通过拉伸假捻可把喷咀喷出的聚合物拉伸约200倍左右,本来的纤维横断面的岛聚合物的粒径,聚合物合金相比,应该降低至1/14以下,作为原料的芯片和纤维横断面的岛聚合物粒径几乎相同,从聚合物合金的熔融至喷咀喷出之间,显示岛聚合物再凝聚,为了一边抑制再凝聚一边以纳米尺寸均匀分散,适当选择本实施例那样的纺丝条件是重要的。
然而,把假捻方向S及Z的聚合物合金假捻丝拉伸齐整,将其用20G圆形针织机进行针织,用3重量%的氢氧化钠水溶液(95℃,浴比1∶50)处理1小时,借此,从聚合物合金假捻丝溶解除去99%以上的共聚PET,得到由N6纳米多孔纤维制成的膨松度63cm3/g的纤维制品。
对从该N6纳米多孔纤维构成的圆形针织的针织品实施染色,进行发色性评价,结果发色性优良、无色斑。测其吸湿率(ΔMR)的结果是,显示5.6%和超过棉的优良吸湿性。
把该N6纳米多孔纤维从圆形针织机取出,用SEM观察纤维侧面的结果是,在放大倍率2000倍左右,在纤维表面未见凹凸,是美丽的表面形态。另外,该N6纳米多孔纤维的纤维横断面用TEM观察的结果(图1)是,可以确认存在直径20~30nm左右的细孔。该细孔的平均值为25nm,直径为50nm以上大的细孔皆无。
另外,如图1可知,其是具有独立孔的纤维。其力学特性的测定结果是强度为2.0cN/dtex、伸度为25%,作为纤维制品显示充分的力学特性。另外,其显示可逆的水膨润性,由该N6纳米多孔纤维构成的圆形针织物于180℃定形1分钟后,抽出的丝的丝长度方向的膨润率为7.3%。N6纳米多孔纤维的物性示于表1。
实施例2
把N6和共聚PET的混合比调至95重量%/5重量%,与实施例1同样进行混炼。然后,改变每个单孔的喷出量、喷咀孔数,与实施例1同样进行熔融纺丝、拉伸假捻加工,得到90dtex、34根长丝的聚合物合金卷曲丝。纺丝性良好,24小时连续纺丝期间的断丝为零。
得到的高定向来拉伸丝是强度为2.7cN/dtex、U%为0.8%的优质丝。另外,在拉伸假捻加工工序无断丝,加工性也良好。另外,不仅显示CR值大到45%的膨松性,而且,没有未解捻且卷曲品质也优良。所得到的聚合物合金卷曲丝的纤维横断面用TEM观察的结果显示海岛结构,岛的平均直径为20nm,得到共聚PET以纳米尺寸均匀分散的聚合物合金纤维。直径200nm以上的岛对全部岛的面积比在0.1%以下,直径100nm以上的岛对全部岛的面积比在1%以下。从纤维横断面观察可知,岛聚合物为条状结构。假捻加工丝的物性示于表2。
对该聚合物合金卷曲丝实施300T/m的弱捻,用经丝及纬丝制成平织物,与实施例1同样通过碱处理,除去99%以上的共聚PET,得到由N6纳米多孔纤维构成的织物。
对由N6纳米多孔纤维构成的织物实施染色,进行发色性评价,发色性优良、无色斑。从该织物抽出N6纳米多孔纤维,纤维横断面的TEM观察结果是,抽出岛聚合物的痕迹变成平均直径25nm的独立孔,直径50nm以上大的细孔皆无。N6纳米多孔纤维具有如表1所示的优良物性。
实施例3
把N6和共聚PET的混合比调至90重量%/10重量%,与实施例1同样进行混炼。然后,改变每单孔的喷出量、喷咀孔数,与实施例1同样进行熔融纺丝、拉伸假捻加工,得到90dtex、34根长丝的聚合物合金卷曲丝。纺丝性良好,24小时连续纺丝期间的断丝为零。所得到的高定向未拉伸丝是强度为2.7cN/dtex、U%为0.8%的优质丝。另外,在拉伸假捻加工工序无断裂丝,加工性也良好。另外,不仅显示CR值大到40%的膨松性,而且,无未解捻部分且卷曲品质也优良。
所得到的聚合物合金卷曲丝的纤维横断面用TEM观察的结果显示海岛结构,岛的平均直径为25nm,得到共聚PET以纳米尺寸均匀分散的聚合物合金纤维。直径200nm以上的岛对全部岛的面积比在0.1%以下,直径100nm以上的岛对全部岛的而积比在1%以下。另外,从纤维横断面观察可知,岛聚合物为条状结构。假捻加工丝的物性示于表2。
对该聚合物合金卷曲丝实施300T/m的弱捻,用经丝及纬丝制成平织物,通过与实施例1同样用碱处理,除去99%以上的共聚PET,得到由N6纳米多孔纤维构成的织物。对由N6纳米多孔纤维构成的织物实施染色,进行发色性评价,发色性优良、无色斑。从该织物抽出N6纳米多孔纤维,纤维横断面的TEM观察结果是,抽出岛聚合物的痕迹变成平均直径20nm以下的独立孔,直径50nm以上大的细孔皆无。N6纳米多孔纤维显示表1所示的优良物性。
实施例4
把N6和共聚PET的混合比调至50重量%/50重量%,与实施例1同样进行混炼。然后,改变每单孔的喷出量、喷咀孔数,与实施例1同样进行熔融纺丝、拉伸假捻加工,得到150dtex、34根长丝的聚合物合金卷曲丝。纺丝性良好,24小时连续纺丝期间的断丝为零。
所得到的高定向未拉伸丝是强度为2.5cN/dtex、U%为1.0%的优质丝。另外,在拉伸假捻加工工序中无断裂丝,加工性也良好。无未解捻部分,卷曲品的质量也优良。所得到的聚合物合金卷曲丝的纤维横断面用TEM观察的结果示于图6,共聚PET,直径10~20nm的岛连成多个珠状存在,不含粗大的凝聚聚合物粒子,直径200nm以上的岛对全部岛的面积比在0.1%以下,直径100nm以上的岛对全部岛的面积比在1%以下。另外,从纤维横断面观察可知,岛聚合物条状结构。假捻加工丝的物性示于表2。
对该聚合物合金卷曲丝实施300T/m的弱捻,用经丝及纬丝制成平织物,通过与实施例1同样用碱处理,除去99%以上的共聚PET,得到由N6纳米多孔纤维构成的织物。对由N6纳米多孔纤维构成的织物实施染色,进行发色性评价,发色性优良、也无色斑。从该织物抽出N6纳米多孔纤维,纤维横断面的TEM观察结果是,抽出岛聚合物的痕迹变成平均直径20nm的独立孔,直径50nm以上大的细孔皆无。N6纳米多孔纤维显示表1所示优良物性。
实施例5
把N6和共聚PET的熔融粘度比调至0.9、N6的胺末端基量作为6.5×10-3mol当量/g,与实施例1同样进行熔融混炼、熔融纺丝、拉伸假捻加工。此时,由于聚合物合金中N6的胺末端基量多(6.2×10-3mol当量/g),所以,24小时连续纺丝期间的断丝为2,几乎无问题,但与实施例1相比,纺丝性稍恶化,所得到的高定向未拉伸丝的U%为2%,丝斑稍大。还有,高定向未拉伸丝的强度为2.5cN/dtex。另外,在拉伸假捻加工工序中,解捻稍稍变得不稳定,与实施例1相比,散见稍未解捻的部分。
所得到的聚合物合金卷曲丝任何一种都不含粗大的凝聚聚合物粒子,直径200nm以上的岛对全部岛的面积比在0.1%以下,直径20nm以上的岛对全部岛的面积比在1%以下,岛聚合物为筋条状结构。另外,CR值为32%,与实施例1相比,纺丝時的丝斑稍大,当U%为2.2%時,卷曲丝的丝斑也加大。假捻加工丝的物性示于表2。
把该聚合物合金卷曲丝,与实施例1同样进行圆形针织后,通过用碱处理,除去99%以上的共聚PET,得到由具有直径100nm以下的独立孔的N6纳米多孔纤维构成的圆形针织物。对由该N6纳米多孔纤维构成的织物实施染色,进行发色性评价,发色性优良、稍见色斑。N6纳米多孔纤维具有表2所示优良的物性。
实施例6
把实施例1中制成的聚合物合金,与实施例1同样进行熔融纺丝。此时,如图30所示,采用喷出孔上部具有直径0.2mm的计量部18,喷出孔径20为0.5mm,喷出孔长度19为1.25mm的喷咀,使单孔喷出量为2.1g/分、聚合物合金的喷咀喷出线速度为10m/分。此时的纺丝性良好,24小时连续纺丝期间的断丝为零。不会发生对尼龙来说成为问题的由卷取包装材(巻き取りパツケ一ジ)的经時膨润所造成的包装材的破裂,具有优良的操作性。而且,将其拉伸倍率定为1.3倍,与实施例1同样实施拉伸假捻加工。
所得到的50dtex、12根长丝的假捻加工丝显示强度为3.5cN/dtex、伸度为29%、热收缩率为8%、CR为38%的优良物性(表2)。另外,所得到的聚合物合金卷曲丝横断面用TEM观察的结果表明,得到显示N6为海(浓的部分)、共聚PET为岛(薄的部分)的海岛结构,岛的平均直径为25nm,共聚PET以纳米尺寸均匀分散的聚合物合金纤维。直径200nm以上的岛对全部岛的面积比在1%以下。另外,从纤维纵断而TEM观察显示岛呈条状结构。假捻加工丝的物性示于表2。
制作圆形针织物作为该聚合物合金卷曲丝S捻及Z捻双丝,将其用3重量%氢氧化钠水溶液(95℃,浴比1∶100)浸渍处理1小时,借此,从聚合物合金纤维中水解除去99%以上的共聚PET。然后,进行水洗、干燥。从其得到由N6纳米多孔纤维制成的圆形针织制品。
该N6纳米多孔纤维的纤维横断面用TEM观察的结果表明,直径50nm以上的粗大细孔皆无,细孔的平均直径为25nm。在这里,浓的部分为N6聚合物,薄的部分相当于细孔,但细孔是独立孔。
对从该N6纳米多孔纤维构成的圆形针织品实施染色,进行发色性评价,结果发色性优良。测其吸湿率(ΔMR)的结果是5.6%,显示超过棉的优良吸湿性。另外,测其力学特性的结果显示,强度为2.6cN/dtex、伸度为30%,作为纤维制品显示充分的力学特性。另外,其显示可逆的水膨润性,由该N6纳米多孔纤维构成的圆形针织物于180℃定形1分钟后,抽出的丝的丝长度方向的膨润率为7%。N6纳米多孔纤维的物性示于表1。
实施例7
N6采用熔融粘度为1260泊(280℃,剪断速度2432秒-1)、胺的末端基量达到5.0×10-5mol当量/g的N6,熔融粘度比为0.9,与实施例6同样地进行熔融混炼、熔融纺丝、拉伸假捻。此时,改变单孔喷出量、喷咀孔数,得到105dtex、96根长丝、强度3.8cN/dtex、伸度29%、热收缩率8%、CR35%的聚合物合金卷曲丝(表2)。所得到的聚合物合金卷曲丝的纤维横断面用TEM观察的结果是,不含粗大的凝聚的聚合物粒子,在全部岛中直径200nm以上的岛占0.1%以下,直径100nm以上所占的面积比在1%以下。另外,纤维横断面用TEM观察的结果是,岛形成条状结构。
作为该聚合物合金卷曲丝S捻/Z捻双丝,与实施例1同样操作,制作圆形针织物后,通过碱处理,除去99%以上的共聚PET。得到由N6纳米多孔纤维制成的圆形针织制品。
该N6纳米多孔纤维的纤维横断面用TEM观察的结果表明,抽出岛聚合物的痕迹的细孔平均直径为20nm,直径50nm以上大的细孔皆无,这些细孔是独立孔。
对从该N6纳米多孔纤维构成的圆形针织品实施染色,进行发色性评价,发色性优良。N6纳米多孔纤维具有表1所示的优良物性。
表1
  平均细孔直径(nm) 面积比1(%) 面积比2(%)     强度(cN/dtex) ΔMR(%) 发色性 消臭率(%) 保水率(%)
实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7     25252525202520     0000000     0000000     2.03.83.02.01.82.63.0     5.63.64.26.05.05.65.5    ◎◎◎◎○◎◎     60455262556060    85677690808282
平均细孔直径:由TEM观察估计的平均细孔直径
面积比1:直径200nm以上的细孔对全部纤维的面积比
面积比2:直径500nm以上的细孔对全部纤维的面积比
消臭率:氨消臭率
表2
        N6聚合物 面积比(%)  岛平均直径(nm) 纺丝性     强度(cN/dtex) CR(%) U%(%)  热收缩率(%)
NH2浓度(mol/g) wt%
实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7 5.0×10-55.0×10-55.0×10-55.0×10-56.5×10-55.0×10-55.0×10-5  80959050808080 0.1以下0.1以下0.1以下0.1以下0.1以下0.1以下0.1以下  25202518202520   ○○○○△○○     2.74.03.52.52.53.53.8    38454035323835     1.00.80.91.22.21.51.5  812118988
面积比:直径200nm以上的粗大的凝聚聚合物粒子对全部岛的面积比。
实施例8
将实施例1中使用的N6和共聚PET采用图31的装置,分别用270℃、290℃进行熔融后,通过设置在组件3内的静止型混炼机21(东レエンジニアリング社制造,“ハイミキサ一”10段)分割104万加以混合。然后,将其用绝对过滤口径20μm的金属无纺布过滤器过滤后,从孔径0.35mm的喷咀孔喷出。此时,纺丝温度280℃、从喷咀4至气道5上端的距离达到7cm。以纺丝速度900m/分将其牵引,通过第2牵引辊9进行卷绕。进行24小时纺丝,在纺丝时未发生断丝,显示良好的纺丝性。采用图32的装置将其拉伸、进行热处理。此时,设定拉伸倍率为3.2倍、第1热辊24温度为70℃、第2热辊25温度为130℃,在拉伸热处理中,断丝皆无,显示良好的拉伸性。
由此得到56dtex、12根长丝的聚合物合金纤维,但U%为1.5%,另外,该纤维横断面图用TEM观察的结果是,通过金属染色成浓的部分N6和淡的PET部分形成特殊的层结构,PET层部分的厚度约为20nm左右(图8)。另外,该纤维从纤维表层至150nm左右,特殊的层结构受到破坏,形成海岛结构,但估计特殊的层结构部分的面积的结果,相对全部纤维横断面达到98%,几乎全部纤维断面形成特殊的层结构(图9)。另外,该聚合物合金纤维纵的断面用TEM观察的结果,层变成条状(图10)。还有,聚合物合金纤维的物性示于表4。
采用聚合物合金纤维制成圆形针织物,但针织工序无故障,显示良好的工序通过性。另外,对该圆形针织物用95℃的3%氢氧化钠水溶液浸渍1小时,从聚合物合金纤维完全除去PET,得到由N6纳米多孔纤维构成的圆形针织物。
该圆形针织物显示优于ΔMR=5.7%,和棉的良好吸湿性。
该聚合物合金纤维的纤维横断面用TEM观察的结果(图11),由金属染色构成的浓淡斑比原来的聚合物合金纤维细。在这里,浓的部分是N6高密度部分,而淡的部分是N6低密度部分。然而,淡的部分可以认为相当于细孔。由此可以判断细孔的平均直经处在10~20nm之间。由此可知直径50nm以上的大的细孔皆无。另外,从图11很难判断细孔为独立孔还是连通孔,但在纵断面观察(图12)中低密度部分配置成条状,故判断为独立孔。
另外,对由该N6纳米多孔纤维构成的圆形针织品实施染色,进行发色性评价,发色性优良。N6纳米多孔纤维显示表3所示的优良物性。
实施例9
把N6和共聚PET的混合比调至50重量%/50重量%,与实施例8同样进行熔融纺丝。纺丝性良好,24小时连续纺丝期间的断丝为零。将其与实施例8同样进行拉伸、热处理,断丝皆无,显示良好的拉伸性。
所得到的聚合物合金纤维的纤维横断面用TEM观察的结果示于图13,共聚PET作为直径10~20nm左右的细微的岛连成的珠状岛存在,不含粗大的凝聚聚合物粒子,直径200nm以上的岛对全部岛的面积比在0.1%以下,直径100nm以上的面积比在1%以下。另外,从纤维纵断面TEM观察可知,岛为条状结构。另外,丝物性如表4所示为优良的物性。
对该聚合物合金纤维与实施例8同样进行圆形针织后,用碱处理,除去99%以上的共聚PET,得到由N6纳米多孔纤维构成的圆形针织物。
该N6纳米多孔纤维构成的纤维横断面的TEM观察结果示于图14,显示10~20nm左右的细微的浓淡图案,观察到直径20nm以下的细孔。由此可以判断细孔的平均直径处于10~20nm之间。另外,从纤维的纵断面观察(图15),条变得不明确,所以,可以判断这些细孔互相连接,形成连通孔。因此,仅采用特定聚合物的组合、混炼方法、混合率,则可以得到具有连通孔的纳米多孔纤维。
对由N6纳米多孔纤维构成的圆形针织品实施染色,进行发色性评价,发色性优良。N6纳米多孔纤维的优良物性示于表3。
实施例10
采用实施例1中得到的聚合物合金薄片,改变喷出量、喷咀孔数,以纺丝速度为900m/分,与实施例1同样进行熔融纺丝。此时,从熔融部2至喷出的停留时间为12分钟。纺丝性良好,24小时连续纺丝期间的断丝为零。不会发生对尼龙来说成为问题的由卷取包装材的经时膨润引起的包装材破坏则,具有优良的操作性。另外,将其与实施例8同样操作,以拉伸倍率3.2倍,第1热辊24温度为70℃、第2热辊25温度为130℃,进行拉伸、热处理(图32)。
由此得到的聚合物合金纤维,显示出70dtex、34根长丝、强度为3.7cN/dtex、伸度为4.7%、U%=1.2%、热收缩率为11%的优良特性。
另外,所得到的聚合物合金纤维的横断面用TEM观察的结果,显示N6为海(浓的部分)、共聚PET为岛(淡的部分)的海岛型结构(图16),岛的平均直径为38nm,可以得到共聚PET超细分散的聚合物合金纤维,直径200nm以上的岛相对全部岛的面积比在1.2%。另外,从纤维纵断面的TEM观察可知,岛为条状结构(图17)。聚合物合金纤维的物性示于表4。
采用这里得到的聚合物合金纤维制成圆形针织物,对该圆形针织物用3%氢氧化钠水溶液(90℃,浴比1∶100)浸渍1小时,从聚合物合金纤维中水解除去99%以上的PET。然后水洗、干燥。
用光学显微镜对该N6纳米多孔纤维进行纤维侧面观察的结果,与碱处理前的纤维相比,纤维直径减少一些,通过除去岛聚合物,在纤维的半径方向引起收缩。
该纤维侧面用SEM观察的结果,当放大倍率为2000倍左右时,纤维表面未见凹凸,为美丽的表面状态。另外,该N6纳米多孔纤维的纤维横断面用TEM观察的结果(图18),因金属染色引起的浓淡斑比原聚合物合金纤维(图16)细。在这里,浓的部分是N6高密度部分,而淡的部分是N6低密度部分。而且,可认为淡的部分相当于细孔。即,通过除去岛聚合物,细孔的尺寸比原岛聚合物细微,细孔的平均直径处于10~20nm范围内,直径50nm以上的粗大细孔皆无。从图18(纤维横断面)和图19(纤维纵断面)的浓淡图案可以判断细孔为独立孔。
另外,对由该N6纳米多孔纤维构成的圆形针织品实施染色,进行发色性评价,发色性优良。另外,对其吸湿率(ΔMR)的测定结果是6%,显示优于棉的优良吸湿性。该N6纳米多孔纤维的力学特性测定结果是,强度为2.0cN/dtex、伸度为70%,作为纤维制品显示充分的力学特性。N6纳米多孔纤维的物性示于表3。
实施例11
把N6和共聚PET的混合比设在40重量%/60重量%,与实施例1同样进行熔融纺丝,制成前体颗粒。该1个颗粒的平均重量为3mg,胺末端基量以N6重量为基础达到3.5×10-5mol当量/g。
把该前体颗粒和熔融混炼中使用的N6新颗粒(バ一ジンペレツト)(1个颗粒的平均重量为3mg)放入独立的漏斗1中,用计量部28独立计量,供给混合槽29(容量7kg)(图33)。此时,前体颗粒和N6新颗粒的混合比,以重量计为1/3,为了防止在混合槽壁而上附着颗粒,含有抗静电剂(三洋化成工业(株)社制造,エマルミン40)20ppm。然后,在该混合槽内搅拌颗粒使混合后供给双轴挤出混炼机30,制成熔融混炼的共聚PET混合比达到15重量%的聚合物合金。此时,混炼部长度为螺杆有效长度的33%,混炼温度为260℃。然后,与实施例1同样操作进行熔融纺丝,得到高定向未拉伸丝。进行24小时连续纺丝期间断丝为零。另外,不会发生对尼龙来说成为问题的由卷取包装材因经时膨润造成包装材的破坏。呈现优良的可操作性。另外,该聚合物合金未拉伸丝,显示强度为2.5cN/dtex、伸度为130%、U%为1.4%的优良物性。将其与实施例8同样操作,用拉伸倍率1.5倍、第1热辊24的温度90℃、第2热辊25的温度130℃进行拉伸、热处理。该聚合物合金纤维显示87dtex、24根长丝、强度3.2cN/dtex、伸度33%、热收缩率8%、U%1.6%的优良物性(表4)。所得聚合物合金纤维的横断面用TEM观察结果是,显示N6为海(浓的部分)、共聚PET为岛(薄的部分)的海岛结构,得到岛的平均直径为45nm、共聚PET超细微化的聚合物合金纤维。直径200nm以上的岛相对全部岛的面积比为1.6%。纤维的纵断面TEM观察结果,岛形成条状结构。
然后,将其制成20G的圆形针织物,用3重量%的氢氧化钠水溶液(95℃,浴比1∶50)处理1小时,由此从聚合物合金纤维溶解除去99%以上的共聚PET。
对由该N6纳米多孔纤维构成的圆形针织品实施染色,进行发色性评价,发色性优良,但稍见染色斑。另外,对其吸湿率(ΔMR)的测定结果是5.0%,显示优于棉的优良吸湿性。
对该N6纳米多孔纤维的纤维横面断面用TEM观察的结果,可以确认直径20~50nm左右的独立孔存在。该细孔的平均直径为30nm,直径50nm以上的大细孔的面积比为1.0%。其力学特性的测定结果,强度为2.0cN/dtex、伸度为25%,作为纤维制品,显示充分的力学特性。N6纳米多孔纤维的物性示于表3。
实施例12
把实施例1中用于熔融混炼的N6和共聚PET放入独立的漏斗1中,用计量部28独立计量,供给混合槽29(容量7kg)(图33)。此时,N6和共聚PET的混合比为85重量%/15重量%,为了防止在混合槽壁面上附着颗粒,含有抗静电剂(三洋化成工业(株)制造,エマルミン40)20ppm。然后,在该混合槽内搅拌颗粒混合后供给双轴挤出混炼机30,制成聚合物合金。此时,混炼部长度为螺杆有效长度的33%,混炼温度为260℃。然后,与实施例1同样操作进行熔融纺丝,得到高定向未拉伸丝。进行24小时连续纺丝期间发生一次断丝。另外,也不发生对尼龙来说成为问题的由卷取包装材因经时膨润造成包装材的破坏,呈现优良的可操作性。另外,该聚合物合金未拉伸丝,显示强度2.4cN/dtex、伸度125%、U%1.6的优良物性。将其与实施例1同样进行拉伸假捻,与实施例1相比,解捻变得稍不稳定。得到的87dtex、24根长丝的假捻加工丝,强度2.4cN/dtex、伸度21%、热收缩率9%、U%2.2、CR30%,虽不构成问题,但与实施例1相比,散见未解捻(表4)。所得聚合物合金卷曲丝的横断面用TEM观察结果,显示N6为海(浓的部分)、共聚PET为岛(薄的部分)的海岛结构(图3),岛的平均直径为52nm,得到共聚PET超细微分散化的聚合物合金纤维。直径200nm以上的岛相对全部岛的面积比在2.0%以下。纤维的纵断面由TEM观察结果是岛形成条状结构。
将其制成20G的圆形针织物,对该圆形针织物用3%氢氧化钠水溶液(95℃,浴比1∶50)处理1小时,从聚合物合金假捻丝中溶解除去99%以上的PET。
另外,对由该N6纳米多孔纤维构成的圆形针织品实施染色,进行发色性评价,发色性优良,但稍见色斑。另外,对其吸湿率(ΔMR)的测定结果是5.0%,显示优于棉的优良吸湿性。
对该N6纳米多孔纤维的纤维横面断面用TEM观察的结果,可以确认直径20~50nm左右的独立孔存在。该细孔的平均值为35nm,直径50nm以上的大细孔的面积比为1.6%。其力学特性的测定结果是,强度为1.8cN/dtex、伸度25%,作为纤维制品,显示充分的力学特性。N6纳米多孔纤维的物性示于表3。
实施例13
与实施例10同样进行熔融纺丝,采用图34的装置纺丝并进行直接拉伸。此时,改变单孔的喷出量、喷咀孔数,第1热辊31的圆周速度2000m/分、温度40℃,第2热辊32圆周速度4500m/分、温度150℃,得到55dtex、12根长丝、强度4.4cN/dtex、伸度37%、U%1.2、热收缩率12%的聚合物合金纤维。纺丝性良好,24小时连续纺丝期间的断丝为零。所得到的聚合物合金纤维,任何一种也不含粗大的凝聚聚合物粒子,直径200nm以上的岛相对全部岛的面积比在0.1%以下,而直径100nm以上的岛的面积比在1%以下,另外,从纤维纵断面的TEM观察可知,岛为条状结构。优良的丝物性示于表4。
把这里得到的聚合物合金纤维,与实施例10同样进行圆形针织,对该圆形针织物用碱处理,除去99%以上的共聚PET,得到由N6纳米多孔纤维构成的圆形针织物。
对该N6纳米多孔纤维的纤维横面断面用TEM观察结果是,可以确认因金属染色引起的浓淡斑,比原来的聚合物合金纤维细微,通过除去岛聚合物,细孔的尺寸比原来的聚合物细微,细孔的平均直径在10~20nm的范围内,直径50nm以上的大细孔皆无。从TEM观察可以判断这些细孔为独立孔。另外,把该N6纳米多孔纤维构成的圆形针织物实施染色,进行发色性评价,发色性优良。N6纳米多孔纤维的物性示于表3。
比较例1
混炼方法不采用双轴挤出混炼机而采用作为混合单纯的薄片(干混合)的图28的装置,与实施例1同样进行熔融纺丝。纺丝中的聚合物喷出不稳定,纺丝性差,纺丝中的断丝频繁发生,不能稳定地卷取丝。因此,把纺丝速度定为900m/分,但仍然不能稳定进行卷取。然而,采用好不容易得到的未拉伸丝,以拉伸倍率3.2倍、第1热辊24温度为70℃、第1热辊25温度为130℃进行拉伸热处理,而得到聚合物合金纤维。所得到的聚合物合金纤维的横断面,用TEM观察结果是,混合斑大,散见粗大的凝聚的聚合物粒子,直径200nm以上的岛相对全部岛的面积比为10%(表4)。采用它制作圆形针织物,与实施例6同样实施碱处理,得到N6多孔纤维,直径200nm以上的粗大细孔面积比大到2.0%,因此散色光多,泛白,发色性差(表3)。
采用这里得到的聚合物合金纤维,以转子15为假捻小转子横销、加热器13的温度165℃、拉伸倍率1.01倍,实施假捻加工,解捻不稳定,丝的断裂频繁发生。好不容易得到的假捻加工丝,未解捻极多,质量差。
比较例2
混炼部长度为螺杆有效长度的10%,与实施例1同样进行熔融混炼。得到聚合物合金薄片,用TEM观察共聚PET的分散状态的结果是,分散直径也是30nm左右,但分散直径100nm以上的存在很多,形成不均匀分散(图20)。圆换算直径100nm以上的粗大的分散聚合物面积比,在颗粒横断面中,相对全部分散聚合物达到50%以上。
采用该聚合物合金颗粒,与实施例1同样操作进行熔融纺丝,但纺丝性差,纺丝中的断丝频繁发生,不能稳定地卷取丝。因此,当纺丝速度达到900m/分时仍然不能稳定进行卷取。然而,采用好不容易得到的未拉伸丝,与比较例1同样进拉伸热处理,得到聚合物合金纤维。所得到聚合物合金纤维的横断面用TEM观察结果是,混合斑大,散见粗大的凝聚聚合物粒子,但直径200nm以上的岛相对全部岛的面积比为8%(表4)。采用它制作圆形针织物,与比较例1同样实施碱处理,得到N6多孔纤维,但直径200nm以上的粗大细孔面积比大到1.9%,因此散色光多,泛白,发色性差(表3)。
采用这里得到的聚合物合金纤维,与比较例1同样实施假捻加工,但解捻不稳定,丝的断裂频繁发生。好不容易得到的假捻加工丝未解捻极多,质量差。
表3
 平均细孔直径(nm)   面积比1(%) 面积比2(%)     强度(cN/dtex) ΔMR(%) 发色性 消臭率(%) 保水率(%)
  实施例8实施例9实施例10实施例11实施例12实施例13   20以下20以下20以下303520以下   000000   0001.01.60     2.12.02.02.01.83.4     5.73.66.05.05.05.8  ◎◎◎○○◎ 606260585560  838483808080
  比较例1比较例2   --   2.01.9   --     1.31.3     4.34.2  ×× --  --
平均细孔直径:由TEM观察估计的平均细孔直径
面积比1:直径200nm以上的细孔对全部纤维的面积比
面积比2:直径500nm以上的细孔对全部纤维的面积比
消臭率:氨消臭率
表4
混练方法     面积比(%)  岛平均直径(nm) 纺丝性   强度(cN/dtex) U%(%) 热收缩率(%)
实施例8实施例9实施例10实施例11实施例12实施例13 静止静止EXT混合槽→EXT混合槽→EXTEXT     0.1以下0.1以下1.21.62.00.1以下  20(厚)1538455226  ○○○○△○   3.53.23.73.22.44.4   1.51.51.21.62.21.2   1212118912
比较例1比较例2 薄片混合EXT     108  130120  ××   2.82.8   8.28.0   1111
面积比:直径200nm以上的粗大的凝聚聚合物粒子对全部岛的面积比
静止:静止混练器(104万划分)
EXT:双轴挤压混练机
混合槽→EXT:在混合槽中少量薄片混合厚,双轴挤压混练机
薄片混合:以颗粒状态的干混合
实施例14
N6采用熔融粘度为1540泊(280℃,剪断速度2432秒-1)、胺的末端基量达到5.0×10-5mol当量/g的高粘度的N6,使N6和共聚PET熔融粘度比达到1.1,与实施例10同样进行熔融混炼、熔融纺丝、拉伸热处理。此时,改变单孔喷出量、喷咀孔数,得到105dtex、96长丝的聚合金合金纤维。任何一种纺丝性良好,24小时连续纺丝期间的断丝为零。所得到的聚合物合金纤维任何一种均不含粗大的凝聚的聚合物粒子,直径200nm以上的岛相对全部岛的面积比为0.1%以下,直径100nm以上的岛相对全部岛的面积比为1%以下。丝的优良物性示于表6。另外,从纤维纵断面的TEM观察得知岛为条状结构。
把这里得到的聚合物合金纤维,与实施例10同样进行圆形针织,用碱处理,除去99%以上的共聚PET,得到由N6纳米多孔纤维构成的圆形针织物。
对该N6纳米多孔纤维的纤维用光学显微镜、SEM观察结果是,与实施例10同样通过除去岛聚合物,在纤维半径方向引起收缩,采用倍率2000倍左右,可以确认纤维表面未出现凹凸,为干净的表面形态。另外,该N6纳米多孔纤维的纤维横断面用TEM观察的结果可以判断,由金属染色构成的浓淡斑比原来的聚合物合金纤维细,通过去除岛聚合物,细孔直径比原来的岛聚合物细微,细孔的平均直径为10~20nm的范围,直径50nm以上的大细孔皆无。另外,细孔为独立孔。
另外,把该N6纳米多孔纤维构成的圆形针织物实施染色,进行发色性评价,发色性优良。N6纳米多孔纤维的优良物性示于表5。
实施例15
把实施例10中采用的N6(50重量%)和共聚有12mol%5-钠磺异酞酸、26mol%异酞酸的PET(50重量%),用双轴挤出混炼机于245℃进行混炼,得到聚合物合金薄片。将该聚合物合金于纺丝温度250℃进行熔融,喷咀孔径定为0.6mm,改变单孔喷出量,与实施例3同样进行熔融纺丝,以纺丝速度800m/分卷取未拉伸丝。将其拉伸倍率为3.4倍、第1热辊24温度90℃、第2热辊25温度130℃来进行拉伸热处理。由此得到85dtex、36长丝的聚合物合金丝。纺丝性良好,24小时连续纺丝期间的断丝为零。该聚合物合金纤维的纤维横断面用TEM观察的结果如图21所示,共聚PET作为短轴10~20nm、长轴50~100nm左右的层状岛存在,不含粗大的凝聚聚合物粒子,直径200nm以上的岛在全部岛中的面积比占0.1%以下,直径100nm以上的面积比也占1%以下。另外,纤维纵断面用TEM观察的结果显示,岛为条状结构。另外,丝的优良物性示于表6。
把这里得到的聚合物合金纤维,与实施例10同样制成圆形针织物后,用3%氢氧化钠水溶液(90℃,浴比1∶50)处理1小时,借此,溶解除去99%以上的共聚PET,得到由N6纳米多孔纤维构成的圆形针织物。此时,可以观察到在纤维半径方向的显著收缩(半径收缩率约22%,横断面积收缩率约40%)。把该溶解除去后的尼龙6丝的纤维侧面用SEM进行观察(2000倍),但未观察到抽出共聚PET的痕迹,即未观察到所谓条状沟或空隙。
对该N6纳米多孔纤维的纤维横断面用TEM观察结果示于图22,但可以判断细孔的平均直径在10~20nm的范围,直径50nm以上的大细孔皆无。另外,可以判断细孔互相连结形成连通孔。
另外,把该N6纳米多孔纤维构成的圆形针织物实施染色,进行发色性评价,发色性优良。N6纳米多孔纤维的水膨润性测定结果显示,丝长度方向的膨润率是11.1%的大值。另外,即使第3次测定,丝长度方向的膨润率几乎未下降,可逆性、耐久性也充分。该圆形针织物于160℃热处理10分钟后,再次测定N6纳米多孔纤维的水膨润性,丝长度方向的膨润率为7.3%,与热处理前相比,膨润率下降,但与通常的N6纤维的3%相比是非常大的值。这表明通孔热处理可以控制丝长度方向的膨润率,成为布帛设计容易的优点。该N6纳米多孔纤维的优良物性示于表5。
实施例16
共聚PET采用共聚有7mol%异酞酸、4mol%双酚A环氧乙烷加成物的共聚PET(熔点225℃,含0.05重量%的氧化钛),N6和共聚PET的重量比为50重量%/50重量%,喷咀孔径0.7mm,与实施例10同样进行熔融纺丝、拉伸热处理。虽不成问题,但与实施例10相比,纺丝不稳定,24小时连续纺丝期间断丝2次。对该N6纳米多孔纤维的纤维横断面用TEM观察结果示于图23,但粗大的凝聚的聚合物粒子少,岛的平均直径为143nm,直径200nm以上的岛相对全部岛的面积比为5%。另外,从纤维纵断面的TEM观察得知岛为条状结构。丝的物性示于表6。
把聚合物合金纤维,与实施例10同样制成圆形针织物后,通过碱处理,除去99%以上的共聚PET,得到由N6纳米多孔纤维构成的圆形针织物。
对该N6纳米多孔纤维用光学显微镜观察的结果是,与实施例10同样通过除去岛聚合物,在纤维半径方向看到收缩。另外,该N6纳米多孔纤维的纤维横断面用TEM观察的结果如图24所示,但抽出岛聚合物的痕迹破裂,形成宽为10~30nm,长100nm左右的细孔,散见直径50~100nm的大细孔。另外,直径200nm以上的粗大细孔的面积比为0.5%。对其进行发色性评价,但与实施例10相比,发色性差,但达到作为衣料能够使用的水平。另外,该细孔为独立孔。
实施例17
用作为聚烯化氧衍生物的热水可溶性聚合物的第1工业制药株式会社制造的“パイゲンPP-15”代替共聚PET,于240℃与实施例1同样进行熔融混炼。所得到的聚合物合金薄片的b*值为4.5。另外,改变每个单孔的喷出量、喷咀孔数,以纺丝速度为4000m/分、拉伸倍率1.2倍,与实施例10同样进行熔融纺丝、拉伸热处理,得到55dtex、68根长丝的的聚合物合金纤维。纺丝性良好,24小时连续纺丝期间的断丝为零。所得到的聚合物合金纤维的横断面用TEM观察的结果是,不含粗大的凝聚的聚合物粒子,直径200nm以上的岛对全部岛的面积比在1.3%。另外,岛聚合物以条状分散。优良丝物性示于表6。
采用该聚合物合金纤维,与实施例10同样制成圆形针织物后,用100℃热水处理1小时,除去99%以上的热水可溶性聚合物,得到由N6纳米多孔纤维构成的圆形针织物。
该N6纳米多孔纤维的纤维横断面用TEM观察的结果是,细孔为独立孔,其平均直径为30nm,直径50nm以上的大细孔皆无。该细孔为独立孔。
另外,对由该N6纳米多孔纤维构成的圆形针织品实施染色,进行发色性评价,发色性优良。N6纳米多孔纤维的优良物性示于表5。
实施例18
用重均分子量15万、熔融粘度857泊(240℃,2432秒-1)、熔点170℃的聚L乳酸(光学纯度99.5%以上)代替共聚PET,于混炼温度220℃,与实施例1同样进行熔融混炼。还有,聚乳酸的重均分子量按下法求出。即,在试样的氯仿溶液中混入THF(四氢呋喃),作为测定液。将其用Waters社制造的凝胶渗透色谱(GPC)Waters 2000,于25℃进行测定,用聚苯乙烯换算,求出重均分子量。实施例1中使用的N6在240℃,2432秒-1的熔融粘度为570泊。另外,改变每单孔喷出量和喷咀孔数,纺丝速度为3500m/分,与实施例1同样进行熔融纺丝,得到105dtex、36根长丝、强度3.1cN/dtex、伸度107%、U%1.2%的高定向未拉伸丝。纺丝性良好,24小时连续纺丝期间的断丝为零。将其拉伸倍率定为1.4倍,与实施例1同样进行拉伸假捻加工,得到76dtex、36根长丝、强度4.0cN/dtex、伸度29%、U%1.3%、CR35%的假捻加工丝。此时,考虑到聚L乳酸的熔点,把加热器的温度定在160℃,故得到几乎无未解捻、质量也优良的假捻加工丝,拉伸假捻的工序通过性也良好。所得到的聚合物合金卷曲丝的纤维横断面用TEM进行观察的结果是,不含粗大的凝聚的聚合物粒子,直径200nm以上的岛相对全部岛成分的面积比在0.1%以下,岛聚合物的平均直径为80nm。另外,优良的丝物性示于表6。
采用该聚合物合金卷曲丝,与实施例1同样制成圆形针织物后,用碱进处理,除去99%以上的聚L乳酸,得到由N6纳米多孔纤维构成的圆形针织物。另外,对该N6纳米多孔纤维构成的圆形针织物进行染色,进行发色性评价,发色性优良。
从该圆形针织物中抽出N6纳米多孔纤维,纤维横断面用TEM观察的结果是,抽出岛聚合物的痕迹变成直径30nm左右的细孔,直径50nm以上的大细孔皆无。另外,所得到的纳米多孔纤维的强度比实施例1的高。这是由于实施例1中所用的共聚PET中所含的磺酸基生成假交联结构,具有阻碍N6纤维结构形成的倾向,而PLA的这种不良影响小。
比较例3
单纯薄片混合50重量%的相对粘度2.8、熔融粘度1260泊(280℃,剪断速度2432秒-1)的N6和50重量%的共聚有2.5mol%5-钠磺异酞酸、3.5mol%双酚A环氧乙烷加成物的聚对苯二甲酸乙二酯后,于290℃进行熔融,从孔径0.6mm圆孔喷咀喷出,采用图28的装置,以纺丝速度1200m/分进行熔融纺丝。然而,纺丝中的聚合物喷出不稳定,纺丝性不好,纺丝中断丝频繁发生,不能稳定卷取丝。采用好不容易得到的未拉伸丝,用120℃热金属板,用拉伸倍率2.7倍进行拉伸。借此,得到85dtex、24根长丝的聚合物合金纤维。该纤维横断面用TEM观察的结果是,混合斑大,散见粗大的凝聚的聚合物粒子,直径200nm以上的岛在全部岛中的面积比占10%。
然后,用碱处理,从其溶解除去99%以上的共聚PET。此时,纤维直径几乎没有变化。对其进行发色评价,直径200nm以上的粗大细孔的面积比大到5.0%,故散射光多,泛白,发色性差。
比较例4
单纯薄片混合70重量%的比较例3中使用的N6,以及30重量%的共聚有极限粘度0.60的5-钠磺异酞酸4.5mol%、分子量4000的聚乙二醇8.5重量%的聚对苯二甲酸乙二酯,于280℃进行熔融,从孔径0.6mm圆孔喷咀喷出,采用图28的装置,以纺丝速度1000m/分进行熔融纺丝。然而,纺丝中的聚合物喷出不稳定,纺丝性不好,纺丝中断丝频繁发生,不能稳定卷取丝。采用好不容易得到的未拉伸丝,以拉伸倍率3.35倍、第1热辊24温度为90℃、第2热辊25温度为130℃进行拉伸、热处理。借此,得到85dtex、24根长丝的聚合物合金纤维。该纤维横断面用TEM观察的结果是,混合斑大,散见粗大的凝聚的聚合物粒子,直径200nm以上的岛在全部岛中的面积比占8%。
然后,用碱处理,溶解除去90%以上的共聚PET。此时,纤维直径几乎没有变化。对其进行发色评价,直径200nm以上的粗大细孔的面积比大到2.4%,故散射光多,泛白,发色性差。
比较例5
单纯薄片混合77重量%的比较例3中使用的N6、20重量%的均质PET、3重量%的作为相溶化剂的嵌段聚醚聚酰胺(聚乙二醇部分45重量%+聚ε-己内酯部分55重量%),用图28的装置,与实施例1同样进行熔融纺丝。然而,纺丝中的聚合物喷出不稳定,纺丝性不好,纺丝中断丝频繁发生,不能稳定卷取丝。采用好不容易得到的未拉伸丝,与实施例1同样进行拉伸、热处理。借此,得到77dtex、24根长丝的聚合物合金纤维。该纤维横断面用TEM观察的结果是,混合斑大,散见粗大的凝聚的聚合物粒子,直径200nm以上的岛在全部岛中的面积比占14%。
然后,用碱处理,溶解除去99%以上的PET。此时,与实施例10不同的是纤维直径几乎没有变化。对其进行发色评价,直径200nm以上的粗大细孔的面积比大到4.6%,故散射光多,泛白,发色性差。
比较例6
把N6/共聚PET混合比作为25重量%/75重量%,与比较例4同样进行熔融纺丝。然而,纺丝中的聚合物喷出不稳定,纺丝性不好,纺丝中断丝频繁发生,不能稳定卷取丝。采用好不容易得到的未拉伸丝,用120℃热金属板以拉伸倍率2.7倍进行拉伸。借此,得到85dtex、24根长丝的聚合物合金纤维。该纤维横断面用TEM观察的结果是,与比较例4不同,碱难溶解性的N6为岛,碱易溶解性共聚PET形成海。混合斑大,散见粗大的凝聚的聚合物粒子,直径200nm以上的岛在全部岛中的面积比占10%。
将其与实施例10同样,用碱处理,除去海共聚PET的结果,可以得到N6极细纤维牢固粘合的纤维。然而,该纤维的强度测定困难,作为实用纤维,操作困难。
其次,用甲酸处理聚合物合金纤维,溶解除去N6,同时,共聚PET也显著脆化、粒状物散落、容易破裂,作为实用纤维操作困难。这样的聚合物合金纤维实质上得不到多孔纤维,本发明的目的也达不到。
比较例7
在PET中使萘二甲酸乙二酯相对全酸成分共聚10mol%的共聚PET(极限粘度0.6)和聚醚酰亚胺(ゼネラルエレクトリツク社制,ウルテム-1000)共聚的共聚PET达到70重量%,用30mmφ的双轴挤出混炼机,于320℃进行混炼。把这样得到的聚合物合金薄片充分干燥后,以6孔喷咀、单孔喷出量0.6g/分、纺丝温度315℃、纺丝速度500m/分进行熔融纺丝。与作为海聚合物的共聚PET的熔点相比,由于纺丝温度过高,纺丝不稳定,12小时纺丝中断丝10次,纺丝性不好。采用少量得到的未拉伸丝,用预热辊90℃、热金属板120℃,以拉伸倍率3.0倍进行拉伸,但丝断裂频繁。这样得到的拉伸丝强度低到1.3cN/dtex。这是由于混炼温度、纺丝温度对作为主要成分的共聚PET过高,因热解而使聚合物发生老化。另外,其U%为16%,极差。
把该共聚PET合金纤维,用经线及纬线制成平织物,但丝的断裂及起毛频繁发生,工序通过性极差,仅得到质量差的织物。把该织物用90℃的6重量%氢氧化钠水溶液处理2小时,得到海棉状纤维。然而,该纤维的强度极低,为0.3cN/dtex。这是由于除原来的共聚PET热老化外,高浓度碱长时间处理使共聚PET产生各种破坏所致。
因此,当不设定适于聚合物的混炼、纺丝条件时,则得不到高强度而丝斑小的丝,制丝性也恶化。另外,当易溶解性聚合物和难溶解性聚合物的溶解度差小时,也是造成低强度的原因。
如上所述,使混炼、纺丝、溶解条件对每种聚合物最佳化,可以得到开始能够耐于实用的纤维。
表5
 平均细孔直径(nm) 粗大细孔面积比1(%) 粗大细孔面积比2(%)     强度(cN/dtex)     ΔMR(%) 发色性
  实施例14实施例15实施例16实施例17实施例18   20以下20以下453030 000.500 00-00     2.52.02.02.03.3     5.84.85.15.35.0  ◎◎○◎◎
  比较例3比较例4比较例5比较例6   ---- 5.02.44.6- ----     1.41.31.3-     2.42.32.3-  ×××-
平均细孔直径:由TEM观察估计的平均细孔直径
粗大细孔面积比1:直径200nm以上的细孔相对全部纤维的面积比
粗大细孔面积比2:直径500nm以上的细孔相对全部纤维的面积比
表6
海聚合物 岛聚合物 海/岛粘度比 混练方法 面积比(%)  岛平均直径(nm) 纺丝性 强度(cN/dtex) U%(%) 热收缩率(%)
wt%
实施例14实施例15实施例16实施例17实施例18 N6N6N6N6N6 8050508080  PET1PET2PET3PA0PLA 1.10.20.30.30.7 EXTEXTEXTEXTEXT 0.1以下0.1以下51.30.1以下 18251438080 ○○△○○ 4.13.13.33.54.0 1.21.82.51.51.3 1212101212
比较例3比较例4比较例5比较例6 N6N6N6PET4 50707775  PET4PET5PET6N6 0.90.90.91.1 薄片薄片薄片薄片 1081410 15012580 ×××× --2.7- 109.19.311 ----
面积比:直径200nm以上的粗大的凝聚聚合物粒子相对全部岛的面积比;
PET1:5-钠磺异酞酸5mol%共聚PET;
PET2:5-钠磺异酞酸12mol%+异酞酸26mol%的共聚PET;
PET3:异酞酸7mol%+双酚A环氧乙烷加成物4mol%的共聚PET;
PET4:5-钠磺异酞酸2.5mol%+双酚A环氧乙烷加成物3.5mol%的共聚PET:
PET5:4.5mol%5-钠磺异酞酸+8.5wt%PEG4000的共聚PET;
PET6:均质PET;
PAO:聚烯化氧改性物(热水可溶解性聚合物);
EXT:双轴挤出混练机;
薄片:薄片混合。
实施例19
把N6作为N66,与实施例8同样进行熔融纺丝、拉伸、热处理。此时,纺丝温度280℃、N66/共聚PET的混合比为80重量%/20重量%。纺丝性良好,24小时连续纺丝期间的断丝为零。所得到的聚合物合金纤维的横断面用TEM观察的结果表明,不含有粗大的凝聚的聚合物粒子,直径200nm以上岛相对全部岛的面积比在0.1%以下,直径100nm以上的面积比也在1%以下。另外,从纤维纵断面TEM观察显示岛呈条状结构。另外,丝的优良物性示于表8。
该聚合物合金纤维与实施例10同样进行圆形针织后,将其用碱处理,借此,除去99%以上的共聚PET,得到由N66纳米多孔纤维制成的圆形针织制品。
所得到的N66纳米多孔纤维的纤维横断面用TEM观察的结果表明,细孔是独立孔,细孔的平均直径为10~20nm的范围,直径50nm以上的大细孔皆无。
对该N66纳米多孔纤维构成的圆形针织物实施染色,进行发色性评价,发色性优良。N66纳米多孔纤维的优良物性示于表7。
实施例20
熔点255℃、极限粘度0.63、熔融粘度830泊(280℃、2432秒-1)的均质PET为80重量%、实施例17所用的热水可溶性聚合物20重量%,于275℃、用与实施例1同样的双轴挤出混炼机进行熔融混炼,得到b*值=3.2的聚合物合金颗粒。将其在熔融部2的温度280℃、纺丝温度280℃、改变单孔喷出量和喷咀孔数,与实施例10同样进行熔融纺丝,结果是纺丝性良好,24小时连续纺丝期间的断丝为零。另外,第1热辊24的温度定为90℃,与实施例10同样进行拉伸、热处理,由此得到90dtex、36根长丝、强度3.3cN/dtex、伸度40%、U%1.5%、热收缩率7%的聚合物合金纤维。所得到的聚合物合金纤维的纤维横断面用TEM观察的结果(图25)表明,不含有粗大的疑聚的聚合物粒子,直径200nm以上的岛相对全部岛的面积比在0.1%以下,直径100nm以上的面积比也在0.1%以下。另外,浓的部分为PET,淡的部分为热水可溶性聚合物。另外,从纤维纵断面TEM观察显示岛呈条状结构。另外,丝的优良物性示于表8。
该聚合物合金纤维与实施例8同样进行圆形针织后,将其用100℃热水处理1小时,除去99%以上的热水可溶性聚合物,得到由PET纳米多孔纤维制成的圆形针织制品。
所得到的PET纳米多孔纤维的纤维横断面用TEM观察的结果(图26)表明,细孔的平均直径为20nm,直径50nm以上的大细孔皆无。在这里,浓的部分为PET,淡的部分为细孔,细孔为独立孔。纳米多孔纤维的物性示于表7。
对该PET纳米多孔纤维构成的圆形针织物实施染色,进行发色性评价,发色性优良。
实施例21
把8重量%PEG1000、7mol%异酞酸共聚而成的聚合物(熔点235℃、极限粘度0.65、熔融粘度920泊(280℃、2432秒-1)为均质PET,于255℃,与实施例20同样进行熔融混炼,得到的聚合物合金颗粒的b*值为3.8。将其在熔融部2的温度255℃、纺丝温度255℃、喷咀孔形状为Y断面,与实施例19同样进行熔融纺丝,结果纺丝性良好,24小时连续纺丝期间的断丝为零。另外,与实施例20同样进行拉伸、热处理,由此得到三叶断面的聚合物合金纤维。所得到的聚合物合金纤维的纤维横断面用TEM观察的结果表明,不含有粗大的凝聚的聚合物粒子,直径200nm以上的岛相对全部岛的面积比在0.1%以下,直径100nm以上的面积比也在1%以下。另外,从纤维纵断面TEM观察显示岛呈条状结构。另外,丝的优良物性示于表8。
该聚合物合金纤维与实施例20同样进行圆形针织后,将其用100℃热水处理1小时,除去99%以上的热水可溶性聚合物,得到由PET纳米多孔纤维制成的圆形针织制品。
所得到的PET纳米多孔纤维的纤维横断面用TEM观察的结果表明,细孔的平均直径为20nm,直径50nm以上的大细孔皆无。TEM观察的结果显示细孔为独立孔。纳米多孔纤维的物性示于表7。
对该PET纳米多孔纤维构成的圆形针织物实施染色,进行发色性评价,发色性优良。
实施例22、23
把共聚PET作为熔点220℃、熔融粘度1290泊(280℃、2432秒-1)的聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)或熔点220℃、熔融粘度550泊(280℃、2432秒-1)的聚对苯二甲丁二酯(PBT),与实施例20同样进行熔融混炼、熔融纺丝、拉伸、热处理。所得到的聚合物合金纤维的纤维横断面用TEM观察的结果表明,不含有粗大的凝聚的聚合物粒子,直径200nm以上的岛相对全部岛的面积比在0.1%以下,直径100nm以上的面积比也在1%以下。另外,从纤维纵断面TEM观察显示岛呈条状结构。另外,丝的优良物性示于表8。
该聚合物合金纤维与实施例20同样进行圆形针织后,将其用100℃热水处理1小时,除去99%以上的热水可溶性聚合物,得到由聚酯纳米多孔纤维制成的圆形针织制品。
所得到的聚酯纳米多孔纤维的纤维横断面用TEM观察的结果表明,细孔的平均直径为20nm,直径50nm以上的大细孔皆无。TEM观察的结果显示细孔为独立孔。纳米多孔纤维的物性示于表7。
对该聚酯纳米多孔纤维构成的圆形针织物实施染色,进行发色性评价,发色性优良。
实施例24
把PET作为实施例18中使用的聚乳酸(PLA),熔融温度为220℃,与实施例20同样进行熔融混炼。以熔融部2的温度220℃、纺丝温度220℃,与实施例20同样进行熔融纺丝,纺丝性良好,24小时连续纺丝期间断丝为零。另外,以第1热辊温度16为90℃,与实施例10同样进行拉伸、热处理。所得到的聚合物合金纤维的纤维横断面用TEM观察的结果表明,不含有粗大的凝聚的聚合物粒子,直径200nm以上的岛相对全部岛的面积比在0.1%以下,直径100nm以上的面积比也在1%以下。另外,从纤维纵断面TEM观察显示岛呈条状结构。另外,丝的优良物性示于表8。
该聚合物合金纤维与实施例20同样进行圆形针织后,将其用100℃热水处理1小时,除去99%以上的热水可溶性聚合物,得到由PLA纳米多孔纤维制成的圆形针织制品。
所得到的PLA纳米多孔纤维的纤维横断面用TEM观察的结果表明,细孔为独立孔,其平均直径为20nm,直径50nm以上的大细孔皆无。纳米多孔纤维的物性示于表7。
对该PLA纳米多孔纤维构成的圆形针织物实施染色,进行发色性评价,发色性优良。特别是PLA的染料具有吸尽率低的问题,可通过纳米多孔化提高染料吸尽率,比通常的PLA纤维的发色性高。另外,通过增大表面积,发现有生物分解速度比通常的PLA纤维增大的倾向,对于要求具有迅速的生物分解速度的医学用途来说最合适。
实施例25、26
用聚丙烯(PP)或聚甲基丙烯酸甲酯(下面用PMMA表示)代替PLA,与实施例20同样进行熔融混炼、熔融纺丝、拉伸、热处理。所得到的聚合物合金纤维的纤维横断面用TEM观察的结果表明,不含有粗大的凝聚的聚合物粒子,直径200nm以上的岛相对全部岛的面积比分别为1.2%和0.8%。另外,从纤维纵断面TEM观察显示岛呈条状结构。另外,丝的优良物性示于表8。
该聚合物合金纤维与实施例20同样进行圆形针织后,将其用100℃热水处理1小时,除去99%以上的热水可溶性聚合物,得到由PP或PMMA纳米多孔纤维制成的圆形针织制品。这些细孔为独立孔,纳米多孔纤维的物性示于表7。
实施例27
用聚甲基戊烯(下面用PMP表示)作为PET在熔融温度255℃,与实施例20同样进行熔融混炼。在熔融部2的温度255℃,纺丝温度255℃,与实施例20同样进行熔融纺丝,纺丝性良好,24小时连续纺丝期间断丝为零。另外,第1热辊温度24为90℃,与实施例10同样进行拉伸、热处理。所得到的聚合物合金纤维的纤维横断面用TEM观察的结果表明,不含有粗大的凝聚的聚合物粒子,直径200nm以上的岛相对全部岛的面积比在1.0%。另外,从纤维纵断面TEM观察显示岛呈条状结构。另外,丝的优良物性示于表8。
该聚合物合金纤维与实施例20同样进行圆形针织后,将其用100℃热水处理1小时,除去99%以上的热水可溶性聚合物,得到由PMP纳米多孔纤维制成的圆形针织制品。
该PMP纳米多孔纤维的纤维纵断面TEM观察结果显示这些细孔为独立孔,其平均直径为35nm,直径50nm以上大的细孔对全部细孔的面积比为0.6%。纳米多孔纤维的物性示于表7。
实施例28
用聚亚苯基硫醚(下面用PPS表示)作为PET、用实施例1中使用的N6作为热水可溶性聚合物,PPS的混合比为90重量%,与实施例20同样在熔融温度305℃进行熔融混炼。把熔融部2的温度定为305℃,纺丝温度定为305℃,改变单孔喷出量和喷咀孔数,与实施例20同样进行熔融纺丝,24小时连续纺丝期间断丝2次。另外,第1热辊温度24为90℃,与实施例10同样进行拉伸、热处理。得到150dtex、48根长丝的聚合物合金纤维。所得到的聚合物合金纤维的纤维横断面用TEM观察的结果表明,不含有粗大的凝聚的聚合物粒子,直径200nm以上的岛相对全部岛的面积比在1.5%。另外,从纤维纵断面TEM观察显示岛呈条状结构。另外,丝的优良物性示于表8。
该聚合物合金纤维与实施例20同样进行圆形针织后,将其用甲酸处理2小时,除去99%以上的N6,得到由PPS纳米多孔纤维制成的圆形针织制品。此时,细孔为独立孔。纳米多孔纤维的物性示于表7。
表7
  平均细孔直径(nm) 粗大细孔面积比1(%) 粗大细孔面积比2(%)     强度(cN/dtex)   发色性
  实施例19实施例20实施例21实施例22实施例23实施例24实施例25实施例26实施例27实施例28   20以下202020202038323550 0000000001.4 0000000.80.60.6-     2.22.02.02.02.02.01.81.51.73.6   ◎◎◎◎◎◎----
平均细孔直径:由TEM观察估计的平均细孔直径
粗大细孔面积比1:直径200nm以上的细孔相对全部纤维的面积比
粗大细孔面积比2:直径500nm以上的细孔相对全部纤维的面积比
表8
    海聚合物 岛聚合物   海/岛粘度比 混练方法 面积比(%)   岛平均直径(nm) 纺丝性 强度(cN/dtex) U%(%) 热收缩率(%)
wt%
实施例19实施例20实施例21实施例22实施例23实施例24实施例25实施例26实施例27实施例28   N66PET7PET8PTTPBTPLAPPPMMAPMPPPS   80808080808080808090   PET1PA0PA0PA0PA0PA0PA0PA0PA0N6   0.90.91.01.40.60.61.01.01.01.0   静止EXTEXTEXTEXTEXTEXTEXTEXTEXT   0.1以下0.1以下0.1以下0.1以下0.1以下0.1以下1.20.81.01.5   33403834453540353852   ○○○○○○○○○△   4.13.33.43.13.12.92.72.52.65.3  1.21.51.51.71.81.82.22.42.32.1   1379109969
面积比:直径200nm以上的粗大的凝聚聚合物粒子相对全部岛的面积比;
PET7:均质PE(η=0.63);
PET8:8wt%的PEG1000+异酞酸7mol%的共聚PET;
PAO:聚烯化氧改性物(热水可溶解性聚合物);
EXT:双轴挤出混练机;
静止:静止混练机(104万划分)。
实施例29
改变喷咀孔数和喷出量,与实施例1同样进行熔融纺丝,进行拉伸假捻加工,得到95dtex、68根长丝的N6/共聚PET合金假捻加工丝。由此得到强度2.7cN/dtex、伸度22%、热收缩率8%、U%10%、CR38%的优良物性,无未解捻、卷曲的质量也良好。所得到的聚合物合金纤维的卷曲丝横断面用TEM观察的结果显示,N6为海(浓的部分)、共聚PET为岛(淡的部分)的海岛结构,岛的平均直径为25nm,得到共聚PET超细微化的聚合物合金纤维。直径200nm以上的岛相对全部岛的面积比在0.1%以下,直径100nm以上的面积比在0.9%以下,。另外,岛呈条状分散。用其作为壳丝,以オプロンテツクス(株)制造的聚氨酯纤维丝“ライクラ”(注册商标)进行覆盖。另外,采用该覆盖丝制作紧身衣用的针织物后,与实施例1同样进行碱处理,制成由N6纳米多孔纤维构成的紧身衣用的针织物。该紧身衣用的针织物的目付为100g/m2。N6纳米纤维和聚氨酯纤维丝的重量比分别为95%和5%。对其进行聚硅氧烷处理、揉布处理。然后,缝制该紧身衣用的针织物,制成紧身衣。从该紧身衣抽出N6纳米多孔纤维,用TEM观察结果显示直径50nm以上粗大的细孔皆无,细孔的平均直径为25nm。另外,细孔为独立孔。丝强度为2.5cN/dtex。该紧身衣的发色性良好,ΔMR高达5.6%,纤细的紧身衣显示和人体皮肤的湿润娇嫩手感,穿着非常舒适。通过与聚氨酯纤维丝混用,不仅赋予大的弹性,而且,紧身衣洗涤时的形态稳定性也得到提高。
实施例30
采用实施例6制作的聚合物合金纤维,用实施例28同样的“ライクラ”进行覆盖。用该丝制作运动短裤。从该运动短裤抽出N6纳米多孔纤维,用TEM观察结果显示直径50nm以上粗大的细孔皆无,细孔的平均直径为25nm。另外,细孔为独立孔。丝强度为2.5cN/dtex。该运动短裤的发色性也良好,ΔMR高达5.6%,纤细的紧身衣显示和人体皮肤的湿润娇嫩手感,穿着非常舒适。该运动短裤的氨消臭率为55%。通过与聚氨酯纤维丝混用,不仅赋予大的弹性,而且,紧身衣洗涤时的形态稳定性也得到提高。
实施例31
改变单孔喷出量及孔数,与实施例1同样进行熔融纺丝,得到400dtex、96根长丝的N6/共聚PET合金纤维。该聚合物合金纤维的强度为2.5cN/dtex、伸度100%、U%1.2%。所得到的聚合物合金纤维的高定向未拉伸丝的纤维横断面用TEM观察的结果显示,无粗大的凝聚的聚合物粒子,直径200nm以上的岛相对全部岛的面积比在0.1%以下,直径100nm以上的面积比在1%以下,岛的平均直径为33nm。另外,采用图29的装置,与实施例6同样对其实施拉伸假捻加工,得到333 dtex、96根长丝的假捻加工丝。所得到的假捻加工丝的强度为3.0cN/dtex、伸度30%、U%1.5%、CR33%。所得到的聚合物合金卷曲丝的纤维横断面用TEM观察的结果显示,不含有粗大的凝聚的聚合物粒子,直径200nm以上的岛相对全部岛的面积比在0.1%以下,直径100nm以面积比在0.1%以下。另外,岛的平均直径为27nm,岛呈条状结构。
对该假捻加工丝以300转/m实施弱捻,用S捻/Z捻双丝作为经线及纬线,制作2/2斜纹织物。然后,把得到的斜纹织物与实施例6同样进行碱处理,得到由N6纳米多孔纤维构成的目付为150g/m2的窗帘用织物。从该窗帘用织物抽出N6纳米多孔纤维,用TEM观察结果显示直径50nm以上粗大的细孔皆无,细孔的平均直径为25nm。另外,细孔为独立孔。丝强度为2.5cN/dtex。
该窗帘的发色性良好,吸湿率(ΔMR)高达5.5%,显示充分的吸湿性。然后,用该材料制作窗帘,吊在6草席间的结果是可以抑制由高吸湿性的结露,由于其消除臭气,可以得到清爽的室内环境。因此,本发明的纳米多孔纤维适于制成调节原来的环境而形成环境响应型的室内装卸制品。该窗帘可放入洗涤网中用家庭洗涤机进行洗涤、脱水而不发生变形,与人造丝制的窗帘不同,显示既有高吸湿、高吸水性又有良好的形态稳定性。
实施例32
改变单孔喷出量及孔数,喷出孔为Y型,与实施例10同样进行熔融纺丝。纺出丝用900m/分进行牵引,其次,在第1段拉伸倍率为1.3、总倍率3.5倍的条件下进行2段拉伸,再用喷咀赋予卷曲后,卷取500dtex、90根长丝、卷曲数9个/25mm的膨松加工丝。该膨松加工丝的强度为5.0cN/dtex、伸度25%。所得到的聚合物合金卷曲丝的纤维横断面用TEM观察的结果显示,不含粗大的凝聚聚合物粒子,直径200nm以上的岛相对全部岛的面积比在0.1%以下,直径100nm以上的面积比在1%以下。另外,岛的平均直径为30nm,显示条状结构。
把所得到的膨松加工丝抽2根拉齐进行合丝,进行下捻(200T/m),用其2根进行上捻(200T/m),加以扭接,于干热170℃进行捻固处理后,用公知的方法制成花式毛纱作为割绒毛毯。
此时,采用通常水平的切割,调节针脚制成花式毛纱,使达到1/10针、目付1500g/m2。然后,进行加固。在制成花式毛纱时,作为基布使用丙烯酸纤维和聚酯纤维的混纺丝所织的基布。另外,仅对割绒部分进行碱处理,割绒部分呈现由N6纳米多孔纤维构成的结构。用TEM对其观察的结果显示,直径50nm以上的粗大细孔皆无,细孔的平均直径为30nm,细孔为独立孔。另外,抽出割绒,测定强度为2.0cN/dtex。该割绒部分的发色性良好,ΔMR高达5.3%,显示充分的吸湿性。与实施例31的窗帘同样,可以得到明快的室内环境。
实施例33
改变单孔喷出量及孔数,与实施例10同样进行纺丝。用第1牵引辊8牵引丝后,进行合丝,放在料仓上。其次,把料仓上放置的丝条再次进行合丝,制成14万dtex的丝束。将其于90℃水槽中拉伸3.2倍。通过卷曲箱后给油,切割。所得到的切割纤维,单丝纤度为4dtex、卷曲数10个/25mm、纤维长度51mm。该切割纤维的强度为3.3cN/dtex、伸度为40%。这些纤维横断面用TEM观察的结果显示,不合粗大的凝聚的聚合物粒子,直径200nm以上的岛相对全部岛的面积比在0.1%以下,直径100nm以上的岛的面积比在1%以下。另外,岛的平均直径为33nm,显示条状结构。
把该切割纤维用梳棉机分梳后,用交叉棉网机(クロスラツプウエ一バ一)制成棉网。然后进行针刺(1500次/cm2),制成150g/m2的纤维络合无纺布。所得到的无纺布与实施例10同样进行碱处理,得到N6纳米多孔纤维无纺布。从该无纺布取出纳米多孔纤维试样,用TEM对其观察的结果显示,直径50nm以上的粗大细孔皆无,细孔的平均直径为30nm,细孔为独立孔。另外,把切割纤维用碱处理,测定纳米纤维化后的样品强度为2.0cN/dtex。该无纺布的发色性良好,ΔMR=5.5%,显示充分的吸湿性。
实施例34
把实施例33中制成的聚合物合金构成的切割纤维进行纺纱,得到聚合物合金细纱。将其用作经丝和纬丝,得到目付150g/m2的平织物。然后,与实施例10同样进行碱处理,得到N6纳米多孔纤维布帛。从该布帛取出纳米多孔纤维试样,用TEM对其观察的结果显示,直径50nm以上的粗大细孔皆无,细孔的平均直径为30nm。另外,细孔为独立孔。另外,从该布帛抽出纳米多孔纤维细纱测定强度为2.0cN/dtex。该布帛的发色性良好,ΔMR=5.8%,显示充分的吸湿性,发色性也良好。
实施例35
与实施例25同样进行纺丝,用吸气装置牵引丝条,使其开纤,用网状物捕集后,开动轧光机,得到由聚合物合金纤维构成的目付35g/m2的无纺布。用空气吸管牵引的纤维单丝纤度为2dtex,从纤度求出的纺丝速度相当于4500m/分。从该无纺布取出聚合物合金纤维,用TEM对纤维横断面观察的结果显示,不含粗大的凝聚聚合物粒子,直径200nm以上的岛相对全部岛的面积比在0.1%以下,直径100nm以上的岛的面积比也在1%以下。另外,岛的平均直径为31nm,显示条状结构。
把该无纺布与实施例24同样进行热水处理,得到PP纳米多孔纤维无纺布。其吸水性优良。从该无纺布抽出纳米多孔纤维试样,用TEM对其观察的结果显示,直径50nm以上的粗大细孔皆无,细孔为独立孔,其平均直径为30nm。因此,本发明的纳米多孔纤维,用于制造此前没有的高性能无纺布是合适的。
实施例36
改变喷出量及喷咀孔数,与实施例1同样进行熔融纺丝,得到90dtex、68根长丝、强度为2.7cN/dtex、伸度100%、U%1.3%的聚合物合金构成的高定向未拉伸丝,用10kg卷取。该聚合物合金纤维横断面用TEM观察的结果显示,共聚PET的平均直径为20nm,以纳米尺寸均匀分散,直径200nm以上的粗大岛对全部岛的面积比在0.1%以下,直径100nm以上的岛的面积比在1%以下(图27)。进行纵断面观察的结果显示,共聚PET为条状结构。
该包装材是端面膨胀,不发生刺耳(耳立ち)或跳花的良好的包装材形状。由于与通常的尼龙纤维不同吸水膨润被抑制,故不发生包装材的经时破坏,包装材的形态稳定性优良。由于通常的尼龙高定向未拉伸丝,在卷取中吸水膨润而使丝伸长,故不能稳定的卷取,不能得到由伸度70~200%的高定向未拉伸丝构成的包装材。因此,不能用PET进行复合假捻加工等,但采用本发明的尼龙聚合物合金纤维,可以稳定卷取伸度70~200%的高定向来拉伸丝,所以,具有能够进行各种丝加工的优点。
比较例8
单独采用实施例1中采用的N6,与实施例36同样进行熔融纺丝。然而,由于在卷取中吸水膨润,使丝伸长,故不能稳定卷取,丝的胀裂频繁发生。
实施例37
把实施例36中得到的高定向未拉伸丝和另外途径准备的70dtex、34根长丝的通常的N6拉伸丝(强度为6cN/dtex、伸度为45%)进行复合假捻。此时,拉伸倍率1.02倍、加热器温度165℃。采用所得到的CR25%的复合假捻丝,与实施例1同样,制造圆形针织物,进行碱处理。
从所得到的圆形针织物中抽出N6纳米多孔纤维,用TEM观察的结果判断,直径50nm以上的粗大细孔皆无,细孔的平均直径为10-20nm的范围,丝强度为2.5cN/dtex。另外,细孔为独立孔。该布帛的发色性也良好,ΔMR也是4.5%,显示充分的吸湿性。另外,它柔软且具有摸起来很纤细的优良的手感。因此,通过本发明的聚合金合金纤维和其他纤维混用,可以得到具有优良手感的适于作衣料的最佳布帛。
特别是采用尼龙时,由于原来得不到高伸度的高定向未拉伸丝,故手感受到限制,但本发明中如同实施例那样可以容易得到优良手感的布帛。
实施例38
把实施例13中制作的聚合物合金纤维和70dtex、96根长丝的通常的N6纤维,用交织喷咀进行气体混织。采用它作为经丝及纬丝,制造目付150g/m2平织物,与实施倒10同样进行碱处理,由此得到由N6纳米多孔纤维和通常的N6构成的布帛。
用TEM观察该N6纳米多孔纤维的结果显示,直径50nm以上的粗大细孔皆无,细孔的平均直径为10-20nm的范围,丝强度为3.3cN/dtex。另外,细孔为独立孔。该布帛的发色性也良好,ΔMR也是4%,显示充分的吸湿性。另外,它柔软且具有摸起来很纤细的优良的手感。
实施例39
把实施例1中得到的聚合物合金卷曲丝作为经丝,把72dtex、27根长丝用作粘胶人造丝纬丝,制造2/2钭纹织物,使目付达到150g/m2。将其与实施倒1同样进行碱处理。
从得到的布帛,抽出N6纳米多孔纤维用TEM观察结果显示,直径50nm以上的粗大细孔皆无,细孔的平均直径为20nm以下,丝强度为2.5cN/dtex。另外,细孔为独立孔。该布帛的发色性也良好,ΔMR也是7%,显示充分的吸湿性。另外,它柔软且具有摸起来很纤细的优良的手感。因此,通过本发明的纳米多孔纤维和其他纤维混用,使手感及吸湿性更高,最适于高级衣料用的布帛。
实施例40
把实施例33中得到的聚合物合金切割纤维和棉以重量比50%/50%进行混纺,得到含聚合物合金纤维的混纺丝。用它与实施例34同样平织,与实施倒1同样进行碱处理。该布帛的发色性也良好,ΔMR=4.8%,显示充分的吸湿性,而发色性也良好。
从得到的布帛,抽出含N6纳米多孔纤维的细纱,测定强度的结果为2.0cN/dtex。从N6纳米多孔纤维取样用TEM观察结果显示,直径50nm以上的粗大细孔皆无,细孔的平均直径为30nm。细孔为独立孔。
实施例41
在实施例20中制作的PET纳米多孔纤维构成的布帛中,用浴比1∶40、处理温度130℃、处理时间1小时把作为阻燃剂的20%owf(按织物重量计)的三苯基磷酸吸尽。然后,将其水洗后,用碳酸钠水溶液(80℃)进行皂洗。再家庭洗涤10次。此时的附着量为7%,进行燃烧评价的结果显示良好的自灭火性。因此,本发明的的纳米多孔纤维由于可容易地吸入功能物质,并且可以胶囊化,故可以提高洗涤耐久性,最适于作为功能加工用原丝。
比较例9
对通常的PET布帛,与实施例41同样实施阻燃加工。将其洗涤10次后的附着量为1重量%,进行燃烧评价的结果不显示自灭火性。
实施例42
在实施例20中制作的PET纳米多孔纤维构成的布帛中,使作为吸湿剂的高松油脂(株)制造的‘SR1000’(10%水分散品)吸尽。此时的加工条件:吸湿剂固体成分20%(按织物重量计)、浴比1∶20、处理温度130℃、处理时间1小时。得到吸尽率12%以上,ΔMR=4%以上,具有棉同等或以上的优良吸湿性的PET布帛。因此,本发明的的纳米多孔纤维由于可容易地吸入功能物质,并且可以形成胶囊化结构,故可以提高功能物质的吸尽率,最适于作为功能加工用原丝。
比较例10
对通常的PET布帛,与实施例42同样实施吸湿加工,吸湿剂的吸尽率几乎是零,也未发现吸湿性。
实施例43
在实施例20中制得的PET纳米多孔纤维构成的布帛中,含有从鲨鱼的肝脏中抽出的天然油成分,使吸尽因保湿而具有皮肤保养效果的角鲨烷。此时的处理条件:角鲨烯60%和乳化分散剂40%加以混合的物质,以浓度7.5g/升在水中分散,浴比1∶40、温度130℃、处理时间60分钟。处理后,于80℃洗涤2小时,此时的角鲨烯附着量对布帛是21重量%。然后,家庭洗涤20次后的角鲨烯附着量,对布帛是12重量%,显示充分的洗涤耐久性。
采用该角鲨烯加工成的PET的纳米多孔纤维构成的圆形针织物制作袜子,由脚后跟干燥严重的试验者10人进行穿着1周试验的结果是,干燥皮肤得到缓和者8人。这是由于细孔内捕集的角鲨烯被试验者的汗缓慢抽出后与皮肤接触所致。
比较例11
对通常的PET布帛与实施例43同样实施角鲨烯的吸尽加工,结果是洗涤后的附着量相对布帛达到21重量%,但家庭洗涤10次后的附着量为0重量%,完全没有洗涤耐久性。
实施例44
把实施例10中制得的N6纳米多孔纤维布帛浸渍在离子交换水中,然后,添加1,2-双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,搅拌3小时。于室温放置14小时后再搅拌13小时,再于室温静置14小时,再搅拌7小时,聚合硅石。然后,把圆形针织物用离子交换水洗涤后风干。通过此操作,铸出N6纳米多孔纤维细孔,得到布帛形状的N6/硅石复合体。这是充分的刚性和柔软性兼有的优质材料。另外,也是具有优良阻燃性的混合材料。另外,该复合体中硅石的比例为30重量%。
因此,本发明的纳米多孔纤维,吸尽有聚合性的某种单体或低聚物后使它们聚合,很容易作为复合材料。因此,最合适用作用于得到具有无机功能(阻燃性、催化)的有机材料或具有柔软性的无机材料等尖端材料的前体。
实施例45
把实施例29中制造的由N6纳米多孔纤维构成的紧身衣浸渍在大鹏药品社制造的“新ボリカイン液”中,进行干燥。由此得到可以通过汗来溶出汗疱药的紧身衣。将该紧身衣由汗疱患者穿着,每天更换新紧身衣。连续将其穿着1个月,由于缓慢释放汗疱药,症状改善。因此,本发明的纳米多孔纤维由于具有药效成分的缓释能力,故作为医学制品是合适的。
实施例46
把实施例1中制得的N6纳米多孔纤维构成的布帛,在二亚乙基三胺3%的水溶液中于50℃浸渍1分钟,使N6纳米多孔纤维负载在二亚乙基三胺。对其的乙酰甲醛去除能力以氨为基准进行评价,结果是在10分钟内浓度从30ppm降低1ppm,显示优良的除去能力。因此,由于本发明的纳米多孔纤维具有吸附剂负载能力,所以,作为化学过滤器或气体过滤器等产业材料制品是合适的。
实施例47
把实施例1中制作的聚合物合金作为芯成分,把实施例1中采用的N6作为壳成分,于270℃熔融后,用纺丝温度275℃纺成芯壳复合丝,用3800m/分牵引,得到高定向未拉伸丝。将其与实施例1同样实施拉伸假捻。在这里,聚合物合金的复合比定为80重量%。由得到的芯壳复合纤维构成的卷曲丝的性能是:150dtex、76根长丝、强度4.1cN/dtex、伸度27%、U%1.0、热收缩率10%、CR45%。另外,作为壳成分的聚合物合金中的岛共聚PET的平均直径为26nm,以纳米尺寸均匀分散,直径200nm以上的粗大岛对全部岛的面积比在0.1%以下,直径100nm以上的粗大的岛对全部岛的面积比在1%以下。岛聚合物以条状分散。在这里采用所得到的芯壳复合纤维构成的卷曲丝,与实施例1同样,制造圆形针织物,进行碱处理,得到由N6纳米多孔纤维构成的圆形针织物。
从其中抽出N6纳米多孔纤维,用TEM观察的结果是,直径50nm以上的粗大细孔皆无,细孔的平均直径为20nm。纳米多孔部分的面积为纤维横断面的77%。另外,纳米多孔纤维的丝强度为3.3cN/dtex,与实施例1相比为高强度,耐摩耗性也好。且细孔为独立孔。该布帛与实施例1相比具有鲜明的发色性,ΔMR也是4.5%,显示充分的吸湿性。
实施例48
把芯成分和壳成分互换,聚合物合金比为50重量%,与实施例47同样操作,制成芯壳复合丝,实施拉伸假捻,得到由150dtex、76根长丝、强度4.1cN/dtex、伸度27%、U%1.0%、热收缩率10%、CR45%的芯壳复合纤维构成的卷曲丝。另外,作为壳成分的聚合物合金中的岛共聚PET的平均直径为26nm,以纳米尺寸均匀分散,直径200nm以上的粗大岛对全部岛的面积比在0.1%以下,直径100nm以上的粗大的岛对全部岛的面积比在1%以下。另外,岛聚合物以条状分散。在这里,采用所得到的芯壳复合纤维构成的卷曲丝,与实施例47同样,制造圆形针织物,进行碱处理,得到由N6纳米多孔纤维构成的圆形针织物。从其中抽出N6纳米多孔纤维,用TEM观察的结果是,直径50nm以上的粗大细孔皆无,细孔的平均直径为20nm。纳米多孔部分的面积为纤维横断面的45%。另外,纳米多孔纤维强度为3.5cN/dtex,与实施例1相比为高强度。另外,细孔为独立孔。该布帛的发色性也好,ΔMR是4%,显示充分的吸湿性。
实施例49
N6单独侧用实施例14中采用的高粘度N6,聚合物合金侧用实施例1制造的材料,以50重量%/50重量%的复合比制成并列型,与实施例48同样操作,进行复合纺丝。此时,高粘度N6的粘度是聚合物合金粘度的2倍以上。所得到的未拉伸丝,以拉伸倍率1.2倍与实施例10同样操作,实施拉伸热处理。得到110dtex、34根长丝、强度4.1cN/dtex、伸度27%、U%1.2%、热收缩率10%、卷曲数20个/25mm的并列卷曲丝。另外,作为卷曲外侧成分的聚合物合金中的岛共聚PET的平均直径为26nm,以纳米尺寸均匀分散,另一方面,直径200nm以上的粗大岛对全部岛的面积比在0.1%以下,直径100nm以上的粗大的岛对全部岛的面积比在1%以下。另外,岛聚合物以条状分散。采用在这里所得到的并列卷曲丝,与实施例48同样,制造圆形针织物,进行碱处理,得到由N6纳米多孔纤维构成的圆形针织物。从其中抽出N6纳米多孔纤维,用TEM观察的结果是,直径50nm以上的粗大细孔皆无,细孔的平均直径为20nm。纳米多孔部分的面积为纤维横断面的44%。另外,丝强度为3.5cN/dtex,为高强度。另外,细孔为独立孔。该布帛的发色性也好,ΔMR是4%,显示充分的吸湿性。当该布帛吸水時膨松性更高。
实施例50
N6单独侧用实施例1中采用的低粘度N6,聚合物合金侧用实施例14制造的材料,与实施例49同样操作,进行复合纺丝、拉伸·热处理。得到110dtex、34根长丝、强度4.0cN/dtex、伸度25%、U%1.2%、热收缩率10%、卷曲数18个/25mm的并列卷曲丝。
作为卷曲内侧成分的聚合物合金中的岛共聚PET以平均直径18nm分散,直径100nm以上的粗大的岛对全部岛的面积比在0.1%以下。采用在这里所得到的并列卷曲丝,与实施例49同样,制造圆形针织物,进行碱处理,得到由N6纳米多孔纤维构成的圆形针织物。
从其中抽出纳米多孔纤维,用TEM观察的结果是,直径50nm以上的粗大细孔皆无,细孔的平均直径为20nm。另外,纳米多孔部分的面积为纤维横断面的45%。另外,纳米多孔纤维具有充分的膨松性,丝强度3.4cN/dtex,为高强度。另外,细孔为独立孔。该布帛的发色性也好,ΔMR是4%,显示充分的吸湿性。当该布帛吸水時,卷曲伸长、编织网目扩大,通气性更高。
实施例51
把实施例10中得到的聚合物合金纤维制造的圆形针织物,用2%氢氧化钠水溶液(95℃、浴比1∶40)处理20分钟,使聚合物合金纤维中的共聚PET的50%分解溶出(作为纤维的减重率为10%)。溶出是从纤维表层环状地进行,纳米多孔部对纤维横断面达到50%。该部分用TEM观察的结果,细孔为独立孔,其平均直径为20nm,直径50nm以上的粗大细孔皆无。
该圆形针织物显示ΔMR是4%、氨消臭率=50%的优良的吸湿·吸附性。另外,保水率充分,达到60%。该纳米多孔纤维也显示可逆的水膨润性,膨润率为4%,与实施例10相比,膨润時的尺寸稳定性高。另外,丝强度3cN/dtex,与实施例10相比更高。
实施例52
采用实施例1中制造的聚合物合金卷曲丝作为经丝及纬丝,制成170g/m2的高密度平织物。与实施例1同样对其进行碱处理,制成由N6纳米多孔纤维制成的平织物。从其中抽出纳米多孔纤维,测定形态及物性,得到与实施例1同样的值。对其实施抛光处理,使纳米多孔纤维表层原纤化,生成许多纤维直径0.01~1μm左右的原纤维,覆盖纤维表面。由此,不仅可以得到柔软而有丝感的手感,而且即使不涂布也呈憎水性,作为运动服用布帛是合适的。
比较例12
采用通常的N6假捻加工丝(77dtex、34根长丝),与实施例51同样制成高密度平织物,对其实施抛光处理,原纤化不充分,原纤维未覆盖纤维表面,得不到柔软而具有丝感的手感。为了进行原纤化,当进行抛光处理時,布帛发生破裂。
实施例53
采用实施例1中制造的聚合物合金卷曲丝作为纬丝,采用通常的N6纤维(44dtex,12根长丝)作为经丝,制成180g/m2的5块里面缎织物。与实施例1同样对其进行碱处理,制成由N6纳米多孔纤维制成的里面缎织物。从其中抽出纳米多孔纤维,测定形态及物性,得到与实施例1同样的值。对其实施抛光处理,使纳米多孔纤维表层原纤化,生成许多纤维直径0.01~1μm左右的原纤维,覆盖织物表面。然后,对其实施水钻处理,使原纤维进一步开纤。其作为揩布用布帛是合适的。
实施例54
对实施例33中得到的由N6纳米多孔纤维制成的无纺布实施抛光处理,仍然生成许多纤维直径0.01~1μm左右的原纤维,覆盖无纺布表面。其具有原来的尼龙无纺布所没有的对皮肤柔软的触感。
实施例55
对实施例35中得到的由PP纳米多孔纤维制成的无纺布实施抛光处理,生成许多纤维直径0.01~1μm左右的原纤维,覆盖无纺布表面。其是比原来的PP纺粘型无纺布更适于过滤器的优良材料。
产业上利用的可能性
本发明制得的多孔纤维,其纤维本体、或采用该纤维的丝、棉、毡、包装材或纤维制品等纤维结构物,这些具有比原来的液体吸收性及吸附性有了飞快的增长效果。利用该纳米多孔结构,可以得到这些以外的各种功能,是可在各领域的使用的划時代的物质。
即,由于各种功能物质进入纳米细孔,与原来的纤维相比易于实施功能加工。
例如,可以采用吸湿部、阻燃剂、憎水剂、保湿剂、保冷剂、保温剂或平滑剂等作为赋予对象,或者,其性状不限于细粒状,还可以添加聚酚及氨基酸、蛋白质、辣椒素、维生素类等促进健康·美容的药剂,或汗疱(水虫)等皮肤病药剂等,另外,还可以添加消毒剂、抗炎剂、镇痛剂等医药品。
或者,再添加用于聚胺或光催化剂纳米粒子等有害物质的吸附·分解的药剂,另外可根据需要,把具有有机或无机聚合物形成能力的单体吸尽·附着后,使它们聚合,由此能够自由自在地制成混合材料等。
通过活用其宽广的比表面积,对其细孔壁面进行化学加工使其活性化而具有选择吸附及催化功能,当然也是可能的。
根据需要,可以自由自在地具有上述各种功能,因此,不仅能够实现在连裤袜、紧身衣、内衣、衬衫、夹克衫、短裤、外套等衣料用途中适用的产品,而且还适用于袖套或衬垫等衣料材料用途,或窗帘或地毯、坐垫、家具等室内装饰用途、甚至揩布等生活材料制品、甚至研磨布或滤布等产业材料用途、车辆内部装饰用途等,来展开使用。
另外,通过吸附功能性分子或药剂等,也可以在健康·美容相关商品、医药品的基布、作为医疗用具的纤维结构体,也可作为燃料电池的电极等环境、医学或IT(信息通讯)相关的最尖端材料使用。
在本说明书中,“以上”表示“大于等于”,“以下”表示“小于等于”。

Claims (40)

1.一种多孔纤维,每平方微米具有一个以上的直径为100nm以下的细孔,其特征在于,直径为200nm以上的细孔占整个纤维横断面的面积比为1.5%以下,细孔作为独立孔存在,并且该多孔纤维包含选自聚酰胺、聚酯、聚烯烃以及聚亚苯基硫醚的热塑性聚合物。
2.按照权利要求1所述的多孔纤维,其特征在于,直径50nm以上的细孔占整个纤维横断面的面积比为0.1%以下。
3.按照权利要求1所述的多孔纤维,其特征在于,细孔的平均直径为5~30nm。
4.按照权利要求1所述的多孔纤维,其特征在于,多孔纤维的一部分被原纤化,该原纤维的直径为0.001~5μm。
5.按照权利要求1所述的多孔纤维,其中,被赋予卷曲。
6.按照权利要求1所述的多孔纤维,其特征在于,其强度为1.5cN/dtex以上。
7.按照权利要求1所述的多孔纤维,其特征在于,含有80重量%以上的聚酯或聚酰胺。
8.按照权利要求1所述的多孔纤维,其特征在于,吸湿率(ΔMR)为4%以上。
9.按照权利要求1所述的多孔纤维,其特征在于,纳米多孔部偏心存在于纤维横断面中,纳米多孔部的面积相对纤维横断面为30%以上。
10.一种丝或棉,其特征在于,其混用权利要求1所述的多孔纤维和其以外的纤维。
11.一种纤维制品,其特征在于,至少具有一部分权利要求1所述的多孔纤维或者权利要求10所述的丝或棉。
12.一种纤维制品,其特征在于,混用权利要求1所述的多孔纤维和其他纤维,或者混用权利要求10所述的丝或棉和其他纤维。
13.按照权利要求11或12所述的纤维制品,其中,纤维制品为织物或针织物或无纺布。
14.按照权利要求11或12所述的纤维制品,其中,纤维制品选自衣料制品、室内装饰制品、生活材料制品、产业材料制品。
15.按照权利要求11或12所述的纤维制品,其特征在于,含有功能性物质。
16.一种聚合物合金纤维,其特征在于,形成海岛型结构,所述海岛型结构以难溶解性聚合物为海成分,以易溶解性聚合物为岛成分,并且岛构成条状结构而成,直径200nm以上的岛在全部岛中所占的面积比为3%以下,并且,所述难溶解性聚合物和所述易溶解性聚合物的组合是以下的任意一种:
(1)聚酰胺和聚酯;
(2)选自聚酰胺、聚酯、聚烯烃的聚合物和具有热水可溶性的聚合物;
(3)聚亚苯基硫醚和聚酰胺。
17.按照权利要求16所述的聚合物合金纤维,其特征在于,直径100nm以上的岛在全部岛中所占的面积比为1%以下。
18.按照权利要求16或17所述的聚合物合金纤维,其特征在于,岛的平均直径为1~100nm。
19.按照权利要求16所述的聚合物合金纤维,其特征在于,岛的平均直径为10~50nm。
20.按照权利要求16所述的聚合物合金纤维,其特征在于,岛聚合物的混合率相对于全部纤维为10~30重量%。
21.按照权利要求16所述的聚合物合金纤维,其特征在于,易溶解性聚合物为碱易溶解性聚合物。
22.按照权利要求16所述的聚合物合金纤维,其特征在于,乌斯特斑为0.1~5%。
23.按照权利要求16所述的聚合物合金纤维,其特征在于,伸度为70~200%。
24.按照权利要求16所述的聚合物合金纤维,其特征在于,作为卷曲特性指标的CR值为20%以上,或卷曲数为5个/25mm以上。
25.按照权利要求16所述的聚合物合金纤维,其特征在于,其为复合纤维,该复合纤维粘合有聚合物合金和其以外的聚合物。
26.一种丝或者棉,其特征在于,混织、混纺或混棉有权利要求16所述的聚合物合金纤维和其以外的纤维。
27.一种包装材或毡,其由权利要求16所述的聚合物合金纤维或权利要求26所述的丝或棉构成。
28.一种纤维制品,其特征在于,该纤维制品至少具有一部分权利要求16~25中任意一项所述的聚合物合金纤维或权利要求26所述的丝或棉。
29.一种纤维制品,其特征在于,混用权利要求16~25中任意一项所述的聚合物合金纤维和其他纤维,或者混用权利要求26所述的丝或棉和其他纤维。
30.按照权利要求28所述的纤维制品,其特征在于,纤维制品为织物、针织物或无纺布。
31.一种如权利要求16所述的聚合物合金纤维的熔融纺丝方法,其特征在于,独立计量、供给难溶解性聚合物和易溶解性聚合物,把用双轴挤出混炼机进行熔融混合所得到的聚合物合金纤维进行熔融纺丝时,以满足下列条件(1)~(3)的方式进行纺丝:
(1)易溶解性聚合物的混合比=5~60重量%;
(2)难溶解性聚合物和易溶解性聚合物的熔融粘度比=0.1~2;
(3)双轴挤出混炼机的混炼部长度为螺杆有效长度的20~40%。
32.一种如权利要求16所述的聚合物合金纤维的熔融纺丝方法,其特征在于,独立计量、供给难溶解性聚合物和易溶解性聚合物,在对用分割数100万以上的静止型混炼机进行熔融混合所得到的聚合物合金进行熔融纺丝时,以满足下列条件(4)~(5)的方式进行纺丝:
(4)易溶解性聚合物的混合比=5~60重量%;
(5)难溶解性聚合物和易溶解性聚合物的熔融粘度比=0.1~2。
33.一种如权利要求16所述的聚合物合金纤维的熔融纺丝方法,其特征在于,在颗粒熔融前设置混合槽,在该槽内暂且贮藏2种或2种以上的颗粒,干混后,把干混颗粒供给熔融部,在进行难溶解性聚合物和易溶解性聚合物的混合熔融纺丝时,以满足下列条件(6)~(8)的方式进行纺丝:
(6)纤维中的易溶解性聚合物的混合比=5~60重量%;
(7)难溶解性聚合物和易溶解性聚合物的熔融粘度比=0.1~2;
(8)颗粒的混合槽的容量=颗粒5~20kg。
34.按照权利要求31~33中任意一项所述的聚合物合金纤维的熔融纺丝方法,其特征在于,易溶解性聚合物的混合比为10~30重量%。
35.按照权利要求31~33中任意一项所述的聚合物合金纤维的熔融纺丝方法,其特征在于,易溶解性聚合物的混合比为15~25重量%。
36.按照权利要求31所述的聚合物合金纤维的熔融纺丝方法,其特征在于,作为难溶解性聚合物使用胺末端基量为5.5×10-5mol当量/g以下的聚酰胺。
37.按照权利要求31所述的聚合物合金纤维的熔融纺丝方法,其特征在于,纺丝温度为300℃以下。
38.一种卷曲加工方法,其特征在于,在对权利要求16所述的聚合物合金纤维进行卷曲加工時,热处理温度设定成不超过(难溶解性聚合物熔点)-(50℃)。
39.一种纤维制品的制造方法,该方法至少包括加工工序,该加工工序对权利要求28所述的纤维制品进行减量加工,其以作为多孔纤维前体的聚合物合金纤维为重量基准,将聚合物合金纤维以20重量%/小时以上的速度进行减量加工。
40.一种纤维制品的制造方法,通过对权利要求11或12所述的纤维制品实施物理的起毛加工,而使多孔纤维原纤化。
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