JP2019090135A - ナノボイド複合ポリエステル繊維 - Google Patents

Abstract

【課題】遮熱性と軽量性を兼ね備え、かつ耐摩耗性が良好なナノボイド複合ポリエステル繊維を提供する。【解決手段】芯部が下記（１）〜（３）の空孔を有するナノボイドポリエステルで構成される芯鞘複合ポリエステル繊維で提供できる。（１）平均円相当径が４５〜８０ｎｍ（２）空隙率が４．０〜１５％（３）円相当径が５〜８０ｎｍの空孔数が全空孔数の７５％以上【選択図】なし

Description

本発明は、ナノボイド複合ポリエステル繊維に関するものである。より詳しくは、遮熱性と軽量性を兼ね備え、かつ耐摩耗性が良好であることから衣料用途で好適に使用できるナノボイド複合ポリエステル繊維に関するものである。

昨今の快適志向の増大に伴い、衣服内環境を快適に保つため、赤外線を遮蔽する遮熱繊維が強く求められている。
従来、遮熱性付与のために、遮光性微粒子を含有する繊維が検討されている。しかしながら、粒子含有により繊維の比重が大きくなるため、軽量性が要求される分野に使用する素材としては適当ではなかった。

一方で、近年、空孔による赤外線反射を目的として、繊維内に微小空孔を有したボイド繊維について種々の提案がなされている。
例えば、芯にポリエステルとポリエステルに非相溶のポリオレフィンをブレンドしたポリマーを、鞘にポリステルを配置した複合繊維を、延伸により界面部を剥離させることで、空孔を形成させる軽量芯鞘ポリエステル繊維が提案されている（特許文献１）。しかし、工業化レベルでの高速延伸では空孔が潰れ、機能が付与されないという課題があった。

そこで、空孔の潰れを解決すべく、高次加工工程にて空孔を形成させる提案がなされている。例えば、芯にポリアミドとポリエステルをチップブレンドしたポリマーを、鞘にポリアミドを配置した複合繊維をアルカリ減量処理によりポリエステルを加水分解・溶出することで空孔を形成させるボイド繊維が提案されている（特許文献２）。しかし、空孔径が０．１〜５０ｎｍと小さく遮熱性が低いという課題があった。また、主成分がナイロンであるため、ポリエステルの特性である熱セットの良好さがなく、保管時に黄変するという課題があった。

特開平３−２４９２１７号公報 特開２００５−２２０４５６号公報

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を克服して、遮熱性と軽量性を兼ね備え、かつ耐摩耗性が良好であるナノボイド複合ポリステル繊維を提供することにある。

上記課題は、芯部が下記（１）〜（３）の空孔を有するナノボイドポリエステルで構成される芯鞘複合ポリエステル繊維によって解決できる。

（１）平均円相当径が４５〜８０ｎｍ
（２）空隙率が４．０〜１５％
（３）円相当径が５〜８０ｎｍの空孔数が全空孔数の７５％以上

本発明で得られるナノボイド複合ポリエステル繊維は、遮熱性と軽量性を兼ね備え、かつ耐摩耗性が良好であることから、特に衣料用途で好適に使用できる。

本発明のナノボイド複合ポリエステル繊維は、ナノオーダーの空孔を有するポリエステルからなる芯成分が、鞘のポリエステル成分で覆われており、繊維表面に露出していない。そのため、製編、製織工程において、ローラーやガイドとの擦過による削れが抑制され、耐摩耗性が良好となる。

本発明のナノボイド複合ポリエステル繊維の芯部は、ポリエステル系ポリマーからなる。ポリエステル系ポリマーとしては、モノマーの連結がエステル結合でなされているポリマーであれば特に制限はない。汎用性、繊維成形性が優れるという観点から芳香族ポリエステルが好ましい。

本発明のナノボイド複合ポリエステル繊維の芯部の空孔の平均円相当径は４５〜８０ｎｍである。平均円相当径が４５〜８０ｎｍであれば、遮熱性と耐摩耗性を両立することができる。平均円相当径が４５ｎｍより小さいと繊維内部の乱反射が弱くなり、赤外線が透過してしまい遮熱性が発現しない。一方で、平均円相当径が８０ｎｍより大きいと糸ムラが大きくなり、耐摩耗性が不良となる。また、繊維の強度が低下し、製編、製織工程で糸切れが多発する。遮熱性と耐摩耗性との観点から平均円相当径が５０〜６５ｎｍであることがより好ましい。

本発明のナノボイド複合ポリエステル繊維の芯部の空隙率は４．０〜１５％である。空隙率は４．０〜１５％であれば、遮熱性と耐摩耗性を両立することができる。空隙率が４．０％より小さいと繊維内部の乱反射が弱くなり、赤外線が透過してしまい遮熱性が発現しない。一方で、空隙率が１５％より大きいと糸ムラが大きくなり、耐摩耗性が不良となる。また、繊維の強度が低下し、製編、製織工程で糸切れが多発する。遮熱性と耐摩耗性との観点から空隙率が５．０〜１３％であることがより好ましい。

本発明のナノボイド複合ポリエステル繊維の芯部の円相当径が５〜８０ｎｍの空孔数は全空孔数の７５％以上である。円相当径が５〜８０ｎｍの空孔数が全空孔数の７５％以上であれば、製編、製織工程に耐えうる糸強度を発現し、耐摩耗性が良好となる。円相当径が５〜８０ｎｍの空孔数が全空孔数の７５％より小さいと糸ムラが大きくなり、耐摩耗性が不良となる。また、繊維の強度が低下し、製編、製織工程で糸切れが多発する。耐摩耗性の観点から円相当径が５〜８０ｎｍの空孔数が全空孔数の８０％以上であることがより好ましい。

本発明のナノボイド複合ポリエステル繊維の鞘部は、ポリエステル系ポリマーからなる。鞘部がポリエステル系ポリマーであれば、熱安定性に優れ、腰が強く熱セット良好といった特性を有し、また、保管時に黄変することはない。ポリエステル系ポリマーとしては、モノマーの連結がエステル結合でなされているポリマーであれば特に制限はない。具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＰＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などの芳香族ポリエステルやポリ乳酸などの脂肪族ポリエステルが挙げられる。汎用性、繊維成形性、ポリエステル繊維特有のハリ、コシ感が得られるという観点からポリエチレンテレフタレートが好ましい。

本発明のナノボイド複合ポリエステル繊維の鞘部は塩基性可染ポリエステルからなることが好ましい。塩基性可染ポリエステルとは、塩基性染料と反応する官能基を有する成分を共重合したポリエステルのことである。塩基性染料と反応する官能基を有する成分を共重合したポリエステルであれば、芯部と鞘部がともに親水性であるため親和性が良好となり、耐摩耗性が良好となる。また、染色後の繊維の発色性が良好となる。塩基性染料と反応する官能基を有する成分としては、具体的にはジメチル（５−ナトリウムスルホ）イソフタレート、ビス−２−ヒドロキシエチル（５−ナトリウムスルホ）イソフタレート、ビス−４−ヒドロキシブチル（５−ナトリウムスルホ）イソフタレート、ジメチル（５−リチウムスルホ）イソフタレートなどがある。塩基性染料と反応する官能基を有する成分の共重合率は０．７〜２．４ｍｏｌ％がより好ましい。また、流動性を向上させ繊維の強度を高める観点から減粘効果のある分子量１００〜６０００のポリエチレングリコールを０．２〜１０重量％併用することがさらに好ましい。

本発明のナノボイド複合ポリエステル繊維の芯／／鞘複合比率［面積比］は、５５／／４５〜９０／／１０であることが好ましい。本発明における芯／／鞘複合比率［面積比］とは、実施例記載の方法で算出される値を指す。芯成分の複合比率が５５％以上であれば、遮熱性に優れた繊維が得られるため好ましい。一方、芯成分の複合比率が９０％以下、すなわち鞘成分の複合比率が１０％以上であれば、耐摩耗性に優れた繊維が得られるため好ましい。

本発明のナノボイド複合ポリエステル繊維の総繊度は、特に制限がなく、用途や要求特性に応じて適宜選択することができるが、１０〜５００ｄｔｅｘであることが好ましい。本発明における総繊度とは、実施例記載の方法で測定される値を指す。総繊度が１０ｄｔｅｘ以上であれば、糸切れが少なく、製編、製織工程における工程通過性が優れるため好ましい。一方、総繊度が５００ｄｔｅｘ以下であれば、繊維ならびに繊維構造体の柔軟性を損なうことがないため好ましい。

本発明のナノボイド複合ポリエステル繊維の単糸繊度は、特に制限がなく、用途や要求特性に応じて適宜選択することができるが、０．１〜５ｄｔｅｘであることが好ましい。単糸繊度が０．１ｄｔｅｘ以上であれば、糸切れが少なく、製編、製織工程における工程通過性が優れるため好ましい。一方、単糸繊度が５ｄｔｅｘ以下であれば、繊維ならびに繊維構造体の柔軟性を損なうことがないため好ましい。

本発明のナノボイド複合ポリエステル繊維のフィラメント数は、特に制限がなく、用途や要求特性に応じて適宜選択することができるが、６〜１４４本であることが好ましい。
フィラメント数が６本以上であれば、紡糸吐出量が安定し、ポリマーの耐熱安定性が良好となるため好ましい。一方、１４４本以下であれば、均一冷却が可能となり、単糸繊度が均一となるため好ましい。

本発明のナノボイド複合ポリエステル繊維の強度は、特に制限がなく、用途や要求特性に応じて適宜選択することができるが、機械的特性の観点から２．５〜５．０ｃＮ／ｄｔｅｘであることが好ましい。本発明における強度とは、実施例記載の方法で測定される値を指す。強度が２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であれば、糸切れが少なく、製編、製織工程における工程通過性が優れるため好ましく、３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることがより好ましい。一方、強度が５．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であれば、繊維ならびに繊維構造体の柔軟性を損なうことがないため好ましい。

本発明のナノボイド複合ポリエステル繊維の伸度は、特に制限がなく、用途や要求特性に応じて適宜選択することができるが、耐久性の観点から１０〜６０％であることが好ましい。伸度が１０％以上であれば、繊維ならびに繊維構造体の耐摩耗性が良好となり、使用時に毛羽の発生が少なく、耐久性が良好となるため好ましい。一方、伸度が６０％以下であれば、繊維ならびに繊維構造体の寸法安定性が良好となるため好ましい。

次に本発明のナノボイド複合ポリエステル繊維の製造方法について述べる。
本発明のナノボイド複合ポリエステル繊維は、ポリエステル系ポリマーとブレンド化合物として水溶性高分子とを混練したポリマーを芯に、ポリエステル系ポリマーを鞘にして、溶融紡糸して複合繊維を得たのち、溶出処理により芯部の水溶性高分子を除去することによって得ることができる。

本発明のナノボイド複合ポリエステル繊維の製造で用いられる芯ポリマーは、ポリエステル系ポリマーと水溶性高分子とのアロイポリマーである。必要に応じて、相溶化剤や滑剤を添加することも可能である。

本発明のナノボイド複合ポリエステル繊維の製造で用いられる芯部のポリエステル系ポリマーは、モノマーの連結がエステル結合でなされているポリマーである。汎用性、繊維成形性が優れるという観点から芳香族ポリエステルが好ましく、水溶性高分子との相溶性を向上させるという観点から親水性化合物を共重合した芳香族ポリエステルがさらに好ましい。親水性化合物としては、スルホイソフタル酸金属塩やポリアルキレングリコールが挙げられる。スルホイソフタル酸金属塩として具体的には、ジメチル（５−ナトリウムスルホ）イソフタレート、ビス−２−ヒドロキシエチル（５−ナトリウムスルホ）イソフタレート、ビス−４−ヒドロキシブチル（５−ナトリウムスルホ）イソフタレート、ジメチル（５−リチウムスルホ）イソフタレートなどがある。ポリアルキレングリコールとして具体的には、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどがある。スルホイソフタル酸金属塩の共重合率は全ジカルボン酸成分に対し０．７〜２．４ｍｏｌ％が好ましく、ポリアルキレングリコールの共重合率はポリエステル成分に対し０．２〜１０重量％が好ましく、スルホイソフタル酸金属塩とポリアルキレングリコールを併用してもよい。

本発明のナノボイド複合ポリエステル繊維の製造で用いられる芯部の水溶性高分子は、溶出処理液への溶解性が高い水溶性高分子である。具体的にはポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリグリセリン、およびそれらの誘導体が挙げられる。耐熱性、溶出処理液への溶解度の観点から数平均分子量が１００００〜２００００のポリエチレングリコールが好ましい。

本発明のナノボイド複合ポリエステル繊維の製造で用いられる芯部のアロイポリマー中のポリエステル系ポリマーの含有量は５０〜８２重量％である。遮熱性と耐摩耗性の観点からポリエステル系ポリマーの含有量は５５〜８１重量％が好ましい。

本発明のナノボイド複合ポリエステル繊維の製造で用いられる芯部のポリエステル系ポリマーと水溶性高分子は、紡糸前に溶融混練を行う。具体的には、重縮合を終えた溶融状態のポリエステル系ポリマーに水溶性高分子を混練する方法や、一旦冷却固化後再溶融したポリエステル系ポリマーに水溶性高分子を混練する方法が挙げられる。２成分を強制的に混練する観点から、２軸混練機を用いて混練する方法が好ましい。

本発明のナノボイド複合ポリエステル繊維の製造で用いられる鞘部のポリエステル系ポリマーは、モノマーの連結がエステル結合でなされているポリマーである。汎用性、繊維成形性、ポリエステル繊維特有のハリ、コシ感が得られるという観点からポリエチレンテレフタレートが好ましく、耐摩耗性の観点から塩基性染料と反応する官能基を有する成分を共重合したポリエチレンテレフタレートがより好ましい。

本発明のナノボイド複合ポリエステル繊維の製造で用いられるポリマーに、副次的添加剤を加えてもよい。副次的添加剤の具体例として、相溶化剤、滑剤、可塑剤、紫外線吸収剤、蛍光増白剤、離型剤、抗菌剤、核形成剤、熱安定剤、帯電防止剤、着色防止剤、調整剤、艶消し剤、消泡剤、防腐剤、ゲル化剤、ラテックス、フィラー、インク、着色料、染料、顔料、香料などが挙げられるが、これらに限定されない。これらの副次的添加剤は単独で添加してもよく、複数を添加してもよい。

本発明のナノボイド複合ポリエステル繊維の製造は、事前に乾燥したポリマーを公知の溶融紡糸機へ供給し、芯ポリマーと鞘ポリマーを別々に溶融後、芯鞘型複合紡糸口金で合流させて芯鞘構造とし、紡糸口金から吐出する。紡糸口金から吐出された繊維糸条は、冷却装置によって冷却固化後、第１ゴデットローラーで引き取り、第２ゴデットローラーを介してワインダーで巻き取り、巻取糸とする。その後、公知の延伸法により繊維として有用なものとなる。

本発明のナノボイド複合ポリエステル繊維の製造で用いられる繊維の形態に関しては特に制限がない。モノフィラメント、マルチフィラメント、ステープルなどのいずれの形態であってもよい。また、一般の繊維と同様に仮撚や撚糸などの加工が可能であり、製織や製編についても一般の繊維と同様に扱うことができる。

本発明のナノボイド複合ポリエステル繊維の製造は熱水処理をおこなう。熱水処理により水溶性高分子が処理液へ溶出し、繊維内に空孔が形成される。熱水処理は独立して行ってもよく、精練工程と併せて行ってもよい。

本発明のナノボイド複合ポリエステル繊維の製造は必要に応じて、染色工程を設けてもよい。染料種や染色方法、染料濃度、染色温度に関して特に制限がなく、公知の方法を好適に採用できる。

本発明のナノボイド複合ポリエステル繊維を含む繊維構造体の形態は、特に制限はない。公知の方法に従い、織物、編物、パイル布帛、不織布や紡績糸、詰め綿などにすることができる。また、本発明のナノボイド複合ポリエステル繊維を含む繊維構造体は、いかなる織組織または編組織であってよい。具体的には平織、綾織、朱子織あるいはこれらの変化織や、経編、緯編、丸編、レース編あるいはこれらの変化編などが挙げられる。

以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。なお、実施例中の各特性値は、以下の方法で求めたものである。

Ａ．スルホイソフタル酸金属塩の共重合率
リガク社製蛍光Ｘ線分析装置を用いて硫黄量を測定し、原子量比率から共重合率を算出した。

Ｂ．ポリエチレングリコールの共重合率
試料に１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロイソプロパノールＤ２を加えて溶液とし、１Ｈ−ＮＭＲ測定を実施した。ピーク面積値よりポリエチレングリコール共重合率を算出した。

Ｃ．ポリエチレングリコールの数平均分子量
使用するポリエチレングリコール５００ｍｇを０．１Ｍ塩化ナトリウム水溶液５ｍＬに溶かし、０．４５μｍのセルロース製フィルターで濾過して得られた濾液をＧＰＣ測定用試料とした。この試料を用い、以下の条件にてＧＰＣ装置（Ｗａｔｅｒｓ製Ａｌｌｉａｎｃｅ２６９０）で測定を行い、数平均分子量を算出した。
検出器：Ｗａｔｅｒｓ製２４１０示差屈折率検出器、感度 １２８ｘ
カラム：東ソー製ＴＳＫｇｅｌＧ３０００ＰＷＸＬＩ
溶媒 ：０．１Ｍ 塩化ナトリウム水溶液
注入量 ：２００μＬ
カラム温度：４０℃
標準物質 ：ポリエチレングリコール（エーエムアル株式会社製 Ｍｗ１０６〜１０１００） 。

Ｄ．芯／／鞘複合比率［面積比］
実施例により得られた染色後の筒編みを糸だししたものを試料とし、横断面方向の超薄切片をＳｏｒｖａｌｌ社製ウルトラミクロトーム（ＭＴ６００型）を用いて作製した。得られた切片を日立ハイテクノロジーズ社製電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）ＳＵ８０２０を用いて観察した。撮影した画像について繊維横断面積に対する芯成分および鞘成分の面積比率を算出し、芯／／鞘複合比率とした。

Ｅ．空孔の平均円相当径、空隙率、円相当径が５〜８０ｎｍの空孔数の割合（空孔数の割合）
実施例により得られた染色後の筒編みを糸だししたものを試料とし、ＪＥＯＬ社製イオンミリング装置ＩＢ−１９５２０ＣＣＰを用いて、液体窒素で冷却しながらＡｒレーザーにて繊維横断面方向の切片を作製した。得られた切片を金属微粒子でスパッタコートした。この試料を日立ハイテクノロジーズ社製電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）ＳＵ８０２０にて加速電圧１．５ｋＶの条件下で測定し、空孔を観察した。観察した画像を画像解析ソフトＩｍａｇｅ−Ｊに取り込み、二値化して空孔領域のみを抽出した。この際、二値化の閾値は画像を見ながら手動で調整し、空孔領域のみが抽出されるように設定した。このようにして空孔領域を抽出した後、繊維横断面１μｍ^２当たりの全ての空孔の総面積の割合から空隙率を算出した。また、各空孔の空孔面積より円相当径（直径）をそれぞれ算出し、繊維横断面１μｍ^２当たりの全ての空孔の円相当径の平均値を平均円相当径とした。円相当径が５〜８０ｎｍの空孔数の割合は、繊維横断面１μｍ^２当たりの全ての空孔数に対する円相当径が５〜８０ｎｍである空孔数の割合から算出した。

Ｆ．総繊度・単糸繊度
温度２０℃、湿度６５％ＲＨの環境下において、実施例により得られた染色後の筒編みを糸だししたものを試料とし、延伸糸１ｍ採取した。重量を測定し、下記式を用いて総繊度（ｄｔｅｘ）・単糸繊度（ｄｔｅｘ）を算出した。なお、測定は１試料につき５回行い、その平均値を採用した。
総繊度（ｄｔｅｘ）＝繊維１ｍの重量（ｇ）×１００００ 。
単糸繊度（ｄｔｅｘ）＝総繊度（ｄｔｅｘ）／フィラメント数 。

Ｇ．強度
実施例により得られた染色後の筒編みを糸だししたものを試料とし、ＪＩＳ Ｌ１０１３：１９９９（化学繊維フィラメント糸試験方法）８．５に準じて算出した。温度２０℃、湿度６５％ＲＨの環境下において、島津製作所製オートグラフＡＧ−５０ＮＩＳＭＳ型を用いて、初期試料長２０ｃｍ、引張速度２０ｃｍ／分の条件で引張試験を行った。最大荷重を示す点の応力（ｃＮ）を総繊度（ｄｔｅｘ）で除して算出し、測定は１試料につき５回行い、その平均値を強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）とした。２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であれば強度良好とし、３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であればさらに良好とした。

Ｈ．比重
実施例により得られた染色後の筒編みを糸だししたものを試料とし、ＪＩＳ Ｌ１０１３：１９９９（化学繊維フィラメント糸試験方法）８．１７．１項に（日本規格協会発行、化学繊維フィラメント糸試験方法）に定められた浮沈法を参考にして、２０℃ ±０．１℃ の温度下、繊維の見かけ比重が１以上であればＮａＢｒ水溶液を用いて、繊維の見かけ比重が１．４〜０．７８９ の間であれば重液に水を軽液にエチルアルコールを用いた混合液体にて、繊維の見かけ比重が０．７８９ 〜０．６５９の間であれば重液にエチルアルコールを軽液にｎ−ヘキサンを用いた混合液体にて、それぞれ繊維を３０分放置した後の浮沈平衡状態を確認し、前述８．１７．１項記載の通り、浮かびも沈みもしない混合液体の比重値を測定し、繊維５本を測定した比重値の平均値を比重とした。比重が１．２未満だと軽量性を有するとした。

Ｉ．遮熱率
実施例により得られた染色後の筒編みを試料とし、熱線受光体の５ｍｍ上に試料片を保持し、さらにその上５ｍｍにガラス板を設置し試験体とした。側面からランプを約５０ｃｍの距離で１５分間照射して熱線受光体の表面温度をサーモカメラを用いて経時的に測定した。試験は２回測定し、平均値を算出した（Ｔｔ）。試験片なしの試験体を対角線上に設置し同様に測定し、平均値を算出した（Ｔｂ）。下記式より遮熱率を算出し、１５％以上であれば遮熱性良好とし、１６％以上であればさらに良好とした。
（遮熱率）＝［（Ｔｂ−Ｔｔ）／Ｔｂ］×１００ 。

Ｊ．耐摩耗性（削れ有無、変退色）
実施例により得られた染色後の筒編みを試料とし、直径１０ｃｍおよび１７．５ｃｍの試料をそれぞれ３枚採取した。試験片を大栄科学精器製作所社製アピアランス・リテンションテスター（ＡＲＴ形試験機）の上下ホルダーにセットした。上部試験片を蒸留水で湿潤させたガーゼで完全に湿らした後、押圧７．３６Ｎで１０分間摩耗した。摩耗後、上部の試験片を標準状態で４時間放置したのち、変色の程度を変退色グレースケールで等級判定し、３級以上で良好とし、４級以上でさらに良好とした。併せて、摩耗部分の単繊維の削れ有無を拡大鏡で観察して判定した。

Ｋ．色調（Ｃ＊，Δｂ＊）
実施例により得られた染色後の筒編みを試料とし、試料片を、ミノルタ製分光測色計ＣＭ−３７００ｄ型にて黒色校正板をバックにＣ＊値およびｂ＊値（ｂ＊０）を測定した。
ここで、Ｃ＊値は数値が大きいほど発色性が良好である。
室温で７日間保管した試料について同様にｂ＊値（ｂ＊７）を測定した。下記式よりΔｂ＊を算出した。
Δｂ＊＝ｂ＊７−ｂ＊０ 。

製造例１
ポリエステル系ポリマーとして酸成分にテレフタル酸（９８．３モル％）とジメチル−５−ナトリウムスルホイソフタル酸（１．７モル％）、グリコール成分分子量８００のポリエチレングリコールを２．５重量％共重合したポリエチレンテレフタレート７５重量％と、ブレンド化合物として表１記載の数平均分子量のポリエチレングリコール（三洋化成社製ＰＥＧ２００００）２５重量％を、２軸混練機（日本製工所製ＴＥＸ３０α）にて、シリンダー温度２８５℃、吐出量８ｋｇ／ｈ、表１記載のスクリュー回転数で混練した。混練生成物を冷水中へストランド状に吐出して冷却し、直ちにカッティングしてペレット状の混練生成物を得た。

製造例２〜５
ポリエステル系ポリマーとブレンド化合物の比率を表１記載の比率に変更したこと以外は、製造例１と同様にしてペレット状の混練生成物を得た。

製造例６〜１１
ポリエステル系ポリマーとブレンド化合物の比率を表２記載の比率に変更し、かつ混練時のスクリュー回転数を表２記載の値に変更したこと以外は、製造例１と同様にしてペレット状の混練生成物を得た。

製造例１２〜１４
混練時のスクリュー回転数を表２記載の値に変更したこと以外は、製造例１と同様にしてペレット状の混練生成物を得た。

製造例１５
ポリエステル系ポリマーとして、表３記載の通り共重合していないホモのポリエチレンテレフタレートペレットを用いたこと以外は、製造例１と同様にしてペレット状の混練生成物を得た。

製造例１６
ポリエステル系ポリマーとして酸成分にテレフタル酸（９８．３モル％）とジメチル−５−ナトリウムスルホイソフタル酸（１．７モル％）、グリコール成分分子量８００のポリエチレングリコールを２．５重量％共重合したポリエチレンテレフタレート８３重量％と、ブレンド化合物としてポリメチルペンテン（三井化学社製 ＴＰＸ ＲＴ１８）と相溶化剤（新日鉄住金化学社製 エスチレンＭＳ２００）をそれぞれ、９．６重量％、７．４重量％の比率で、２軸混練機（日本製工所製ＴＥＸ３０α）にて、シリンダー温度２９０℃、吐出量８ｋｇ／ｈ、表３記載のスクリュー回転数で混練した。混練生成物を冷水中へストランド状に吐出して冷却し、直ちにカッティングしてペレット状の混練生成物を得た。

製造例１７
ブレンド化合物として表３記載の数平均分子量８３００のポリエチレングリコール（三洋化成社製ＰＥＧ６０００Ｓ）を用いたこと以外は製造例１と同様にしてペレット状の混練生成物を得た。

製造例１８
ポリエステル系ポリマーと数平均分子量７９０００のポリエチレングリコール（明成化学社製アルコックスＬ−１１）を表３記載の比率で混練したこと以外は製造例１と同様にしてペレット状の混練生成物を得た。

製造例１９
ポリエステル系ポリマーとブレンド化合物を直接ブレンドした。

実施例１
芯成分として製造例１で得られたペレットを用い、鞘成分として酸成分にテレフタル酸（９８．３モル％）とジメチル−５−ナトリウムスルホイソフタル酸（１．７モル％）、グリコール成分分子量８００のポリエチレングリコールを２．５重量％共重合したポリエチレンテレフタレートを用いて、それぞれを１５０℃で１２時間真空乾燥した後、芯成分を８０重量％、鞘成分を２０重量％の配合比でプレッシャーメルター型複合紡糸機へ供給して別々に溶融させ、紡糸温度２９０℃、吐出量３３ｇ／分で芯鞘型複合用紡糸口金（吐出孔径０．３ｍｍ、吐出孔長０．３９ｍｍ、孔数３６、丸孔）から吐出させて紡出糸条を得た。この紡出糸条を風温２０℃、風速２０ｍ／分の冷却風で冷却し、給油装置で油剤を付与して収束させ、１２００ｍ／分で回転する第１ゴデットローラーで引き取り、第１ゴデットローラーと同じ速度で回転する第２ゴデットローラーを介して、ワインダーで巻き取って２７５ｄｔｅｘ−３６ｆの未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を送糸ローラーの送糸速度を１７０ｍ／分とし、第１ホットローラー温度９０℃、第２ホットローラー温度１３０℃、延伸倍率３．３倍の条件で延伸し、８４ｄｔｅｘ−３６ｆの延伸糸を得た。

得られた延伸糸を試料とし、英光産業製丸編機（釜径３インチ半、２６ゲージ）を用いて筒編みを作製し、この筒編みを浴比が１：５０になるように炭酸ナトリウム１ｇ／Ｌ、界面活性剤（明成化学工業社製 グランアップＵＳ−２０）０．５ｇ／Ｌの濃度の水溶液に浸し、８０℃で２０分間精練処理を行い、水洗い、風乾を行った。その後、処理した筒編みを浴比が１：１００になるようにイオン交換水溶液に浸し、１３０℃で６０分間溶出処理を行い、水洗い、風乾を行った。

処理した筒編みを、塩基性染料として日本化薬製Ｋａｙａｃｒｙｌ Ｂｌｕｅ ２ＲＬ−ＥＤを２．０重量％加え、ｐＨを５．０に調整した染色液に浴比１：５０となるように浸し、１２０℃で６０分間染色後、水洗い、風乾を行った。
繊維物性を表４に示す。処理後の繊維には平均円相当径が５４ｎｍの空孔が形成されており、空隙率が６．０％、円相当径が５〜８０ｎｍの空孔数は全空孔数の８３％であった。繊維の強度は３．４ｃＮ／ｄｔｅｘと良好であった。比重は１．１０と軽量であり、遮熱率は１７．９％と良好であった。また、摩耗後の変退色は５級と良好であり削れもなかった。

実施例２〜１２
芯成分として、製造例２〜５、７〜１０、１２〜１４で得られたペレットを用いたこと以外は、実施例１と同様にして延伸糸、筒編み作製、溶出処理、染色を行った。繊維物性を表４、５に示す。処理後の繊維の強度はいずれも２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上と良好であった。また、比重は１．２０以下と軽量であり、遮熱率も１５％以上と良好であった。また、摩耗後の変退色はいずれも３級以上と良好であり削れもなかった。

実施例１３
芯成分として製造例１５で得られたペレットを、鞘成分として共重合していないホモのポリエチレンテレフタレートを用いたこと以外は、実施例１と同様にして延伸糸、筒編み作製、溶出処理を行った。処理した筒編みを、分散染料として日本化薬製Ｋａｙａｃｒｙｌ Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ Ｂｌｕｅ ＵＴ−ＹＡを１．３重量％加え、ｐＨを５．０に調整した染色液中に浴比１：５０となるように浸し、１３０℃で３０分間染色後、水洗い、風乾を行った。繊維物性を表６に示す。処理後の繊維の強度は２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上と良好であった。また、比重は１．２０以下と軽量であり、遮熱率も１５％以上と良好であった。また、摩耗後の変退色は３級以上と良好であり削れもなかった。

実施例１４
芯成分として製造例１で得られたペレットを、鞘成分として酸成分にテレフタル酸（９８．３モル％）とジメチル−５−ナトリウムスルホイソフタル酸１．７モル％を共重合したポリエチレンテレフタレートを用いたこと以外は、実施例１と同様にして延伸糸、筒編み作製、溶出処理、染色を行った。繊維物性を表６に示す。処理後の繊維の強度はいずれも２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上と良好であった。また、比重は１．２０以下と軽量であり、遮熱率も１５％以上と良好であった。また、摩耗後の変退色はいずれも３級以上と良好であり削れもなかった。

実施例１５、１６
芯成分と鞘成分の配合比を表５記載の比率に変更したこと以外は、実施例１と同様にして延伸糸、筒編み作製、溶出処理、染色を行った。繊維物性を表６に示す。処理後の繊維の強度はいずれも２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上と良好であった。また、比重は１．２０以下と軽量であり、遮熱率も１５％以上と良好であった。また、摩耗後の変退色はいずれも３級以上と良好であり削れもなかった。

比較例１
製造例２で得られたペレットを１５０℃で１２時間真空乾燥した後、プレッシャーメルター型紡糸機へ供給して溶融させ、紡糸温度２９０℃、吐出量３３ｇ／分で単独紡糸口金（吐出孔径０．３ｍｍ、吐出孔長０．３９ｍｍ、孔数３６、丸孔）から吐出させて紡出糸条を得た。この紡出糸条を風温２０℃、風速２０ｍ／分の冷却風で冷却し、給油装置で油剤を付与して収束させ、１２００ｍ／分で回転する第１ゴデットローラーで引き取り、第１ゴデットローラーと同じ速度で回転する第２ゴデットローラーを介して、ワインダーで巻き取って２７５ｄｔｅｘ−３６ｆの未延伸糸を得た。
得られた未延伸糸を試料とし、実施例１と同様にして、延伸糸、筒編み作製、溶出処理、染色を行った。繊維物性を表７に示す。摩耗後の変退色は２級と不良であり削れも確認された。

比較例２
芯成分として製造例１６で得られたペレットを用い、鞘成分として酸成分にテレフタル酸（９８．３モル％）とジメチル−５−ナトリウムスルホイソフタル酸（１．７モル％）、グリコール成分分子量８００のポリエチレングリコールを２．５重量％共重合したポリエチレンテレフタレートを用いて、実施例１と同様にして未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を送糸ローラーの送糸速度を１００ｍ／分とし、第１ホットローラー温度１００℃、第２ホットローラー温度１５０℃、延伸倍率３．３倍の条件で延伸し、８４ｄｔｅｘ−３６ｆの延伸糸を得た。得られた延伸糸の繊維横断面を観察したところ空孔が形成されていることが確認できた。
得られた延伸糸を試料とし、実施例１と同様にして筒編み作製、溶出処理、染色を行った。繊維物性を表７に示す。繊維の強度は０．７９ｃＮ／ｄｔｅｘと低く、また摩耗後の変退色は２級と不良であり削れも確認された。

比較例３
酸成分にテレフタル酸（９８．３モル％）とジメチル−５−ナトリウムスルホイソフタル酸（１．７モル％）、グリコール成分分子量８００のポリエチレングリコールを２．５重量％共重合したポリエチレンテレフタレートペレットを１５０℃で１２時間真空乾燥した後、プレッシャーメルター型紡糸機へ供給して溶融させ、紡糸温度２９０℃、吐出量３３ｇ／分で単独紡糸口金（吐出孔径０．３ｍｍ、吐出孔長０．３９ｍｍ、孔数３６、丸孔）から吐出させて紡出糸条を得た。この紡出糸条を風温２０℃、風速２０ｍ／分の冷却風で冷却し、給油装置で油剤を付与して収束させ、１２００ｍ／分で回転する第１ゴデットローラーで引き取り、第１ゴデットローラーと同じ速度で回転する第２ゴデットローラーを介して、ワインダーで巻き取って２７５ｄｔｅｘ−３６ｆの未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を、送糸ローラーの送糸速度を５ｍ／分とし、第１ホットローラー温度７０℃、延伸倍率３．３倍の条件で延伸し、８４ｄｔｅｘ−３６ｆの延伸糸を得た。得られた延伸糸の繊維横断面を観察したところ空孔が形成されていることが確認できた。
得られた延伸糸を試料とし、実施例１と同様にして筒編み作製、溶出処理、染色を行った。繊維物性を表７に示す。比重が１．３１と軽量性はなく、また遮熱率は１１．８％と不良であった。

比較例４
実施例１と同様にして延伸糸、筒編みを作製した。精練処理後、試料を浴比が１：１００になるように０．５重量％の水酸化ナトリウム水溶液に浸し、９８℃で３０分間処理を行い、水洗い、風乾を行った。その後実施例１と同様にして染色を行った。繊維物性を表７に示す。比重が１．３８と軽量性はなく、また遮熱率は１１．２％と不良であった。

比較例５
鞘成分としてナイロン６を用いたこと以外は、実施例１と同様にして延伸糸、筒編み作製、溶出処理、染色を行った。繊維物性を表７に示す。摩耗後の変退色は２級と不良であり削れも確認された。

比較例６
芯成分として製造例１７で得られたペレットを用いたこと以外は実施例１と同様にして延伸糸、筒編み作製、溶出処理、染色を行った。繊維物性を表８に示す。遮熱率は１３．９％と不良であった。

比較例７
芯成分として製造例１８で得られたペレットを用いたこと以外は実施例１と同様にして延伸糸、筒編み作製、溶出処理、染色を行った。繊維物性を表８に示す。繊維の強度は２．１ｃＮ／ｄｔｅｘと低く、また摩耗後の変退色は２級と不良であり削れも確認された。

比較例８
芯成分として製造例６で得られたペレットを用いたこと以外は実施例１と同様にして延伸糸、筒編み作製、溶出処理、染色を行った。繊維物性を表８に示す。比重が１．２４と軽量性はなく、また遮熱率は１３．９％と不良であった。

比較例９
芯成分として製造例１１で得られたペレットを用いたこと以外は実施例１と同様にして延伸糸、筒編み作製、溶出処理、染色を行った。繊維物性を表８に示す。繊維の強度は１．７ｃＮ／ｄｔｅｘと低く、また摩耗後の変退色は２級と不良であり削れも確認された。

比較例１０
芯成分として製造例１９で得られたペレットを用いたこと以外は実施例１と同様にして延伸糸、筒編み作製、溶出処理、染色を行った。繊維物性を表８に示す。繊維の強度は１．９ｃＮ／ｄｔｅｘと低く、また摩耗後の変退色は２級と不良であり削れも確認された。

本発明のナノボイド複合ポリエステル繊維は、遮熱性と軽量性を兼ね備え、かつ耐摩耗性が良好であることから、衣料用途に好適であり、具体的には作業衣やスーツなどに利用することができる。

Claims (3)

1. 芯部が下記（１）〜（３）の空孔を有するナノボイドポリエステルで構成される芯鞘複合ポリエステル繊維。
   （１）平均円相当径が４５〜８０ｎｍ
   （２）空隙率が４．０〜１５％
   （３）円相当径が５〜８０ｎｍの空孔数が全空孔数の７５％以上
2. 鞘部が塩基性可染ポリエステルであることを特徴とする請求項１記載の芯鞘複合ポリエステル繊維。
3. 請求項１または請求項２に記載の芯鞘複合ポリエステル繊維を含む繊維構造体。