JP3928547B2 - 異形断面セルロース誘導体系フィラメント - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セルロースエステル系熱可塑性組成物からなる溶融紡糸によって得られる異形断面フィラメントに関する。さらに詳しくは、高い異形度と柔軟性の双方を満足するため、光沢および発色性に優れるだけでなく、毛羽やフィブリルの発生がない、高品位な異形断面フィラメントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
セルロース誘導体からなるフィラメントとして、アセトンを溶媒とするドープから乾式紡糸したセルロースジアセテート繊維、塩化メチレン等を溶媒とするドープから乾式紡糸したセルローストリアセテート繊維などのセルロースエステル系繊維が従来より知られている。これらの繊維は発色性に優れ、ドライな触感を有しているので、高級衣料用繊維として使用されているが、通常、繊維断面は略円形の不定形断面となってしまう。これは、製糸方法が乾式製糸であり、紡糸時に溶剤を揮発させる必要があることから、繊維断面の制御が困難であることによる。
【０００３】
乾式紡糸により得られるセルロースアセテート繊維に関して、Ｙ字型断面を有する繊維を得るためには三角形の口金孔あるいは略三角形の口金から吐出したポリマー溶液を、溶剤の揮発によってＹ字型とすることが行われている(特許文献１参照)。また、特開平８−１２６４８５号公報では、たばこフィルター用に用いる異形断面セルロースエステルの短繊維(ステープル)に関する開示が見られる(特許文献２参照)。また、特開平８−３０２５２１では紡糸原液にポリエチレングリコールを添加させることにより溶剤の揮発速度を制御し、まゆ型の繊維を得ることが行われている(特許文献３参照)。また、特開２００１−１４０１２４号公報では、Ｈ字型の形状を有する口金孔から略Ｈ字型のセルロースアセテート繊維を得ることが行われている(特許文献４参照)。
【０００４】
しかし、これらの技術はいずれも乾式紡糸技術であって、有機溶剤が繊維表面から徐々に揮発し、それに応じて繊維断面形状が決まるものであるため、繊維断面形状の制御が困難である。そのため、凸部および凹部の数が揃った異形断面繊維の安定生産ができ難く、断面形状が目的とする形から大きくずれたものが混入していた。
【０００５】
また、これらの技術により得られるセルロースアセテート繊維は、異形断面化によって繊維の引張抵抗度(剛性)が高くなりすぎる傾向にあり、衣料用途に用いようとする場合には、繊維の柔軟性が乏しくなり布帛のソフト感が損なわれるばかりか、毛羽やフィブリル欠点を招きやすい傾向にあった。
【０００６】
一方、乾式紡糸ではなく溶融紡糸によってセルロース誘導体繊維を得る試みは別途行われている。セルロースジセテートに低分子量ポリエチレングリコールなどの可塑剤を大量に含有させ、極低紡速で人工腎臓用中空糸を得る試みは古くから知られている。しかし、これらは円形断面を有する太い中空フィラメントであり衣料用途として用いられるものではなかった(例えば特許文献５参照)。
【０００７】
また、セルロースジアセテートに生分解性ポリマーとεカプロラクトンオリゴマーなどの可塑剤を含有させて、溶融紡糸によって紡出し、不織布を得る試みも行われている。しかし、これらの技術は不織布を得る目的のものであり、衣料用途として用いうるフィラメント製造技術ではなく、異形断面繊維に関する記載も見られない(特許文献６参照)。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭６０−１３４０１２号公報(第４頁)
【０００９】
【特許文献２】
特開平８−１２６４８５号公報(第８頁)
【００１０】
【特許文献３】
特開平８−３０２５２１号公報(第４頁)
【００１１】
【特許文献４】
特開２００１−１４０１２４号公報(第５頁)
【００１２】
【特許文献５】
特開平３−３３２０８号公報
【００１３】
【特許文献６】
特開平９−１９２４２４号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、従来得られなかった高光沢、高発色性を有し、かつ、毛羽やフィブリル化欠点の発生がなく、ソフト感に優れる異形断面セルロース誘導体系組成物繊維を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の本発明の課題は、セルロースエステルと可塑剤とを主成分とする熱可塑性組成物からなるフィラメントであって、繊維横断面の外接円の直径(Ｄ)を繊維横断面の内接円の直径(ｄ)で除した値(Ｄ／ｄ)が１.１〜１０の範囲にあり、繊維の単糸繊度が０.５〜１０ｄｔｅｘ、繊維の初期引張抵抗度が１０〜３０ｃＮ／ｄｔｅｘであることを特徴とする異形断面セルロース誘導体系フィラメントによって達成することができる。
【００１６】
この場合、セルロースエステルの置換度が２.５〜３.０であり、少なくとも一部のアシル基が炭素数３〜１８であることが好適に使用できる。また、可塑剤が分子量２００〜９００の低分子量化合物であり、可塑剤の含有量が熱可塑性セルロース組成物全体に対して２〜３０重量％であることが好適に採用できる。
【００１７】
また、本発明の異形断面フィラメントにおいては、その断面形態を３葉断面とすることもでき、この場合には繊維横断面の外接円の直径(Ｄ)を繊維横断面の内接円の直径(ｄ)で除した値(Ｄ／ｄ)が１.１〜５.０であることが好ましい。
【００１８】
また、断面形状を４〜８葉断面とすることもでき、この場合、隣り合う凸部にひいた接線から最凹部へおろした垂線の長さ(ｈ)を接線の長さ(Ｌ)で除し、１００を乗じた値｛(ｈ／Ｌ)×１００｝が２〜５０であることが望ましい。
【００１９】
また、衣料用途に供する観点からは、フィラメントの強度が０.５〜２.０ｃＮ／ｄｔｅｘであり、Ｕ％が０.３〜３％であることが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明における熱可塑性組成物は、置換度が２．５〜３．０であるセルロースアセテートプロピオネートと可塑剤とを主成分とするものである。
【００２２】
セルロースアセテートプロピオネートにあっては、良好な熱流動性および溶融紡糸性の観点から置換度が２．５〜３．０のものであることが好ましい。ここでいう置換度とは、グルコース単位あたり３個ある水酸基のうち、エステル化されている水酸基の平均数をいう。その際、セルロースエステルが２種以上のアシル基による混合エステルである場合、本発明の置換度とは、構成する各々のアシル基に対応する置換度の総和を意味している。置換度が２．５以上であれば可塑剤の添加によって熱流動性を向上させることが容易であり、溶融紡糸時の曳糸性が良好となるため好ましい。また、置換度の上限は、単位グルコースの水酸基の数にあたる３．０である。良好な溶融紡糸性の観点から、置換度は２．６〜２．８であることがより好ましい。
【００２３】
炭素数３のアシル基すなわちプロピオニル基を少なくとも一部に有するセルロースアセテートプロピオネートは、全てが炭素数２のアシル基すなわちアセチル基からなるセルロースエステルに比べて、格段に溶融紡糸性が優れている。また、フィラメントが柔軟となり、初期引張抵抗度が高くなりすぎることがなく、高異形化したときにも毛羽やフィブリル化などの欠点が抑制される傾向にあるため好ましい。
【００２４】
また、本発明における熱可塑性組成物は可塑剤を含有することが必要である。この可塑剤については、公知の可塑剤を適宜用いればよく、例えばジメチルフタレート、ジエチルフタレート、ジヘキシルフタレート、ジオクチルフタレート、ジメトキシエチルフタレート、エチルフタリルエチルグルコレート、ブチルフタリルブチルグリコレートなどのフタル酸エステル類、テトラオクチルピロメリテート、トリオクチルトリメリテートなどの芳香族多価カルボン酸エステル類、ジブチルアジペート、ジオクチルアジペート、ジブチルセバケート、ジオクチルセバケート、ジエチルアゼレート、ジブチルアゼレート、ジオクチルアゼレートなどの脂肪族多価カルボン酸エステル類、グリセリントリアセテート、グリセリントリプロピオネート、グリセリントリブチレート、グリセリンジアセテートモノラウレート、グリセリンジアセテートモノパルミテート、グリセリンジアセテートモノステアレート、グリセリンジアセテートモノオレート、グリセリンモノアセテートジラウレート、グリセリンモノアセテートジステアレート、グリセリンモノアセテートジオレート、グリセリンモノラウレート、グリセリンモノオレート、グリセリンモノステアレート、ジグリセリンテトラアセテート、ジグリセリンテトラカプリレート、ジグリセリンテトラステアレートなどの多価アルコールの脂肪酸エステル類、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、トリクレジルホスフェートなどのリン酸エステル類、フェニルグリシジルエーテル、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールＳジグリシジルエーテルなどの芳香族エポキシ化合物、ノルボルネンモノエポキサイド、リモネンモノエポキサイドなどの脂環式エポキシ化合物、エポキシ化大豆油、エポキシ化アマニ油、１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、エチレングリコールモノグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールモノグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテルなどの脂肪族エポキシ化合物などを一例として挙げることができる。可塑剤は、単独もしくは併用して使用することができる。
【００２５】
本発明の可塑剤は、溶融紡糸に当たって揮発しずらいことが必要であり、分子量が２００以上であることが好ましい。しかし、分子量が高すぎる場合には可塑化効率が低下し、またセルロース誘導体との相溶性が不良となる場合があるので９００以下であることが好ましい。可塑剤の分子量は、より好ましくは３００〜８００であり、最も好ましくは４５０〜７００である。
【００２６】
本発明の可塑剤は、優れた生分解性および可塑化効率の観点から、グリセリンエステル系可塑剤が好ましく、中でもグリセリンジアセテートモノラウレート、グリセリンジアセテートモノオレート、グリセリンジアセテートモノステアレートなどが好ましい例としてあげることができる。
【００２７】
可塑剤の添加量に関しては、セルロース誘導体と可塑剤からなる熱可塑性組成物全体に対して２〜３０重量％であることが好ましい。異形化に伴う繊維の剛性アップを抑制し、毛羽やフィブリル欠点を抑えて、ソフト感の優れた布帛を得るためには、可塑剤は熱可塑性組成物全体に対して２重量％以上であることが好ましい。また、大量添加による耐熱性の低下を抑えるためには３０重量％以下であることが好ましい。可塑剤含有率は、より好ましくは５〜２０重量％であり、最も好ましくは８〜１５重量％である。
【００２８】
本発明の熱可塑性組成物においては、必要に応じて要求される性能を損なわない範囲内で、熱劣化防止用、着色防止用の安定剤として、例えばホスフェイト、チオフォスフェイト、ラジカル補足剤等を単独または２種類以上混合して添加してもよい。また、その他の滑剤、帯電防止剤、染料、顔料、潤滑剤、艶消剤、難燃剤、糸摩擦低減剤、生分解促進剤等の有機系あるいは無機系の添加剤を配合することは何らさしつかえない。
【００２９】
本発明の異形断面フィラメントにおいて、繊維横断面の外接円の直径(Ｄ)を繊維横断面の内接円の直径(ｄ)で除した値(Ｄ／ｄ)が１.１〜１０の範囲にあることがよい。上記の値(Ｄ／ｄ)が１.１より小さいときには、丸孔より紡出した円形断面繊維に比べてほとんど違いがなく、一方、値(Ｄ／ｄ)が１０より大きい場合には、初期引張抵抗度が適正な値であっても、フィブリル化などの問題が生じて製織性不良となることがある。異形の効果を発現させるためには、この値(Ｄ／ｄ)は、１.２以上であることがより好ましく、１.３以上であることが最も好ましい。また製織性の観点からは８．０以下であることが好ましく、５．０以下であることが最も好ましい。
【００３０】
本発明の異形断面フィラメントの断面形状は、上記の値(Ｄ／ｄ)が１.１〜１０の範囲内にあれば多葉形、十字形、Ｗ字形、Ｓ字形、Ｘ字形、Ｈ字型、井桁型、田字型など任意の計上とすることができる。井桁型、田字型などのように、繊維内部に中空部を有するフィラメントの異形度(Ｄ／ｄ)は、中空が存在しないとして計算して得られる値を意味している。
【００３１】
繊維の断面形状を多葉形とする場合、その葉数は３、あるいは４〜８とすることが好適である。８以下の葉数の場合には、丸断面との差違が発現し、本発明の効果が明確に得ることができる。
【００３２】
断面を３葉断面とする場合には、その繊維横断面の外接円の直径(Ｄ)を繊維横断面の内接円の直径(ｄ)で除した値(Ｄ／ｄ)が１.１〜５.０であることが望ましい。この値(Ｄ／ｄ)が大きいほど光沢の良好な繊維が得られる。この場合、より好ましくは値(Ｄ／ｄ)は１.４〜４.０であり、最も好ましくは１.８〜３.０である。図１には本発明の３葉断面フィラメントの横断面および該フィラメントの(Ｄ／ｄ)の算出様式を示す。
【００３３】
また、断面を４〜８葉断面とする場合には、隣り合う凸部にひいた接線から最凹部へおろした垂線の長さ(ｈ)を、接線の長さ(Ｌ)で除し、１００を乗じた値｛(ｈ／Ｌ)×１００｝が２〜５０であることが好ましい。この値｛(ｈ／Ｌ)×１００｝が大きいほど光沢の良好な繊維が得られる。この値｛(ｈ／Ｌ)×１００｝は、より好ましくは５〜４０であり、最も好ましくは７〜３５である。図２には本発明の６葉断面フィラメントの横断面および該フィラメントの｛(ｈ／Ｌ)×１００｝の算出様式を示す。
【００３４】
また、本発明の異形断面フィラメントは、単糸繊度が０.５〜１０ｄｔｅｘである。単糸繊度が０.５ｄｔｅｘよりも小さいの場合には、毛羽やフィブリル化が発生しやすい傾向にある。また、１０ｄｔｅｘよりも大きい場合には、得られる繊維を用いた布帛の柔軟性が劣る傾向にある。毛羽やフィブリル化などの欠点を回避して柔軟性の良好な繊維構造物を得るためには、繊維の単糸繊度は、１〜８ｄｔｅｘであることがより好ましく、２〜５ｄｔｅｘであることが最も好ましい。
【００３５】
また、本発明の異形断面フィラメントは、繊維の初期引張抵抗度が１０〜３０ｃＮ／ｄｔｅｘであることが重要である。１０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であれば繊維が柔軟すぎて布帛のヌメリ感を生じることがない。また３０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であれば繊維の剛性が高すぎて毛羽やフィブリル化の欠点を生じることがなく、得られる布帛もソフト感を保持するものとなる。繊維の適切な柔軟性の観点からは繊維の初期引張抵抗度は１５〜２５ｃＮ／ｄｔｅｘであることがより好ましい。
【００３６】
また、本発明における異形断面フィラメントは、フィラメントの強度が０.５〜２.０ｃＮ／ｄｔｅｘであることが好ましい。強度が０.５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であれば低強度に起因する製織時の糸切れ等が抑制されるため好ましい。強度はより好ましくは０.８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、最も好ましくは１.０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。強度は高ければ高いほど好ましいが、強度を２.０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上とするためには、配向操作など特殊な処理を行う必要があり、糸切れなどの工程トラブルを生じることがある。
【００３７】
本発明における異形断面フィラメントは、フィラメントの沸騰水収縮率が２〜１０％であることが好ましい。沸騰水収縮率が２％以上であれば、布帛化の後の熱水処理によってある程度の収縮が可能であり、布帛がペーパーライクなものにならないため好ましい。逆に１０％以下であれば、熱水処理を行った場合の収縮が大きくなりすぎることがなく、布帛の幅出しが容易であり、ソフト感も維持可能である。
【００３８】
本発明における異形断面フィラメントは、フィラメントのＵ％が０.３〜３％であることが好ましい。Ｕ％が３％以下であれば、繊維長手方向における糸斑が小さく、単糸切れや染色異常のようなトラブルを回避することができる。繊維の均一性の観点からはＵ％の値が小さければ小さいほど好ましいが、Ｕ％を０.３％以下とすることは技術的に困難である。
【００３９】
本発明の異形断面脂肪族ポリエステル繊維は、公知の溶融紡糸装置にて口金孔をそれぞれ対応する異形断面用とすることにより製造することができる。例えば、３葉断面繊維を得る場合には公知のＴ字型あるいはＹ字型口金孔を有する口金を用いればよい。図３には３葉断面を得るために使用しうる口金孔の一例を、図４には８葉断面を得るために使用しうる口金孔の一例を、図５にはＸ字型断面を得るために使用しうる口金孔の一例を示す。
【００４０】
また、口金孔より紡出された糸条は、溶融ポリマーの緩和効果のため、口金孔の異形度よりも繊維断面の異形度が小さくなる傾向にある。異形度を高く保つためには、口金面深度をできるだけ浅くすることが好ましい。また、紡出糸の異形度を保ち、Ｕ％の良好なフィラメントを得るためには、紡出糸条は糸条温度よりも低温の冷却風によって積極的に冷却することが重要である。冷却は、紡出部直下に配置されるチムニーによって行うことができる。
【００４１】
本発明の異形断面フィラメントは、十分な異形度を有するため光沢に優れるだけでなく、毛羽やフィブリル化の発生もなくソフトな布帛を与えうる素材である。そのため、本発明の異形断面フィラメントは、衣料用途に特に好適であり、織物、編物などの布帛の他、紐や帯、リボン等に好適に用いることができる。また、産業用途としても、バイオマス由来である観点から、農業用、土木用の不織布、水産資材、衛生資材などに好適に使用しうる。
【００４２】
【実施例】
以下、実施例によって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次の方法で求めた。
Ａ．セルロースアセテートプロピオネートの置換度
セルロースアセテートプロピオネート組成物をクロロホルムに溶解し、貧溶媒であるメタノールを用いて再沈殿を行い可塑剤を除去したセルロースアセテートプロピオネートを得た。その後、乾燥したセルロースアセテートプロピオネート０．９ｇを秤量し、アセトン３５ｍｌとジメチルスルホキシド１５ｍｌを加え溶解した後、さらにアセトン５０ｍｌを加えた。撹拌しながら０．５Ｎ水酸化ナトリウム水溶液３０ｍｌを加え、２時間ケン化した。熱水５０ｍｌを加え、フラスコ側面を洗浄した後、フェノールフタレインを指示薬として０．５Ｎ硫酸で滴定した。別に試料と同じ方法で空試験を行った。滴定が終了した溶液の上澄み液を１００倍に希釈し、イオンクロマトグラフを用いて、有機酸の組成を測定した。測定結果とイオンクロマトグラフによる酸組成分析結果から、下記式により置換度を計算した。
【００４３】
ＴＡ＝（Ｂ−Ａ）×Ｆ／（１０００×Ｗ）
ＤＳａｃｅ＝（１６２．１４×ＴＡ）／［１−（Ｍｗａｃｅ−（１６．００＋１．０１）×ＴＡ＋［１−（Ｍｗａｃｙ−（１６．００＋１．０１）×ＴＡ］×Ａｃｙ／Ａｃｅ］
ＤＳａｃｙ＝ＤＳａｃｅ×（Ａｃｙ／Ａｃｅ）
ＴＡ：全有機酸量（ｍｌ）
Ａ：試料滴定量（ｍｌ）
Ｂ：空試験滴定量（ｍｌ）
Ｆ：硫酸の力価
Ｗ：試料重量（ｇ）
ＤＳａｃｅ：アセチル基の置換度
ＤＳａｃｙ：プロピオニル基の置換度
Ｍｗａｃｅ：酢酸の分子量
Ｍｗａｃｙ：プロピオン酸の分子量
Ａｃｙ／Ａｃｅ：酢酸（Ａｃｅ）とプロピオン酸（Ａｃｙ）とのモル比。
【００４４】
Ｂ.単糸繊度
溶融紡糸により得られたマルチフィラメントのトータル繊度を、口金ホール数で除した値を単糸繊度(ｄｔｅｘ)とした。
【００４５】
Ｃ.異形度(Ｄ／ｄ)
フィラメント横断面の光学顕微鏡写真を用い、外接円の直径Ｄと内接円の直径ｄを求め、下記式により算出した。
【００４６】
異形度(Ｄ／ｄ)＝Ｄ／ｄ
Ｄ.異形度｛(ｈ／Ｌ)×１００｝
フィラメント横断面の光学顕微鏡写真を用い、隣り合う凸部に接線を曳いて、最凹部から接線へおろした垂線の長さ(ｈ)と、接線の長さ(凸部間の距離)(Ｌ)を求め、下記式により算出した。
【００４７】
異形度｛(ｈ／Ｌ)×１００｝＝(ｈ／Ｌ)×１００
Ｄ.強度
オリエンテック社製引張試験機(テンシロンＵＣＴ−１００型)を用い、試料長２０ｃｍ、引張速度２０ｃｍ／分の条件で引張試験を行い、破断点の応力を繊維の強度とした。
【００４８】
Ｅ.初期引張抵抗度
オリエンテック社製引張試験機(テンシロンＵＣＴ−１００型)を用い、試料長さ２０ｃｍ、引張速度２０ｃｍ／分の条件で引張試験を行い、得られた荷重−伸長曲線を基に、ＪＩＳ１０１３−７.１０に準じて算出した。
【００４９】
Ｆ.Ｕ％
ツェルベガーウースター社製のウースターテスター(４−ＣＸ)を用い、給糸速度２５ｍ／ｍｉｎで２.５分間の測定を行い、得られた値をＵ％(ウースターノーマル％)とした。
【００５０】
Ｇ.編地特性(品位、光沢)
得られたフィラメントを用いて２７ゲージの筒編み機にて編地を作成し、官能検査によって編地特性を評価した。品位に関しては、毛羽やフィブリルの発生の有無を目視確認し、発生が無く高品位のものを○、若干の発生が見られるものを△、毛羽やフィブリルが著しいものを×とした。また、光沢に関しては編地を北窓光の下で観察し、優れた光沢を示すものを○、若干の光沢が感じられるものを△、光沢感が全く感じられないものを×とした。これらの内、○と△を合格とし、×は不合格と判定した。
【００５１】
実施例１
酢酸溶媒中にセルロース材料の溶解パルプ（日本製紙(株)製ＮＤＰＳ）を添加し、無水酢酸と無水プロピオン酸を反応種として用いて、硫酸触媒法でエステル化を行った。その後、加水分解を行って、アセチル置換度が０.２、プロピオニル置換度が２.５(トータル置換度２.７)であるセルロースアセテートプロピオネート(ＣＡＰ)を得た。得られたセルロースアセテートプロピオネート８８重量％と可塑剤として分子量４５４のグリセリンジアセテートモノオレート１２重量％とを２軸エクストルーダーを用いて混練し、均一なペレットとした。
【００５２】
得られたペレットを８０℃×１２時間真空乾燥した後、プレッシャーメルター型溶融紡糸機にて、メルター温度２３０℃にて溶融し、紡糸温度２３０℃とした溶融パックへ導入して、図３に示した形状を有する三葉断面用口金孔(０.１ｍｍ×０.３ｍｍ)を２４ホール有する口金から押し出した。口金面伸度は１５ｃｍであった。
【００５３】
この紡出糸を２０℃、３０ｍ／ｍｉｎのチムニー風によって冷却し、油剤を付与して収束した後、８００ｍ／ｍｉｎで引き取って１０６ｄｔｅｘ−２４ｆ(単糸繊度４.４ｄｔｅｘ)のマルチフィラメントを得た。
【００５４】
得られたフィラメントの強度は１.０ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期引張抵抗度は２０.３ｃＮ／ｄｔｅｘであった。また、フィラメントのＵ％は０.９％であった。繊維の横断面の断面写真を撮影し、外接円直径／内接円直径で表される異形度を示す値(Ｄ／ｄ)を算出したところ２.８であった。
【００５５】
このフィラメントを用いて筒編みを行ったところ、単糸切れ等なく編み立て性は良好であった。また得られた編み地には毛羽やフィブリルの発生はなく品位の優れたものであった。また、風合いはソフト感に優れ、非常に優れた光沢を示していた。
【００５６】
実施例２
可塑剤として分子量３５８のグリセリンジアセテートモノラウレートを用いる他は、実施例１と同様に溶融紡糸を行い、１０６ｄｔｅｘ−２４ｆ(単糸繊度４.４ｄｔｅｘ)の３葉断面のマルチフィラメントを得た。
【００５７】
得られたフィラメントの強度は１.１ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期引張抵抗度は１９.１ｃＮ／ｄｔｅｘであった。また、フィラメントのＵ％は１.２％であった。繊維の横断面の断面写真を撮影し、外接円直径／内接円直径で表される異形度を示す値(Ｄ／ｄ)を算出したところ３.２と十分に高い値であった。
【００５８】
このフィラメントを用いて筒編みを行ったところ、単糸切れ等なく編み立て性は良好であった。また得られた編み地には毛羽やフィブリルの発生はなく品位の優れたものであった。また、風合いはソフト感に優れ、非常に優れた光沢を示していた。
【００５９】
実施例３
実施例１と同様にしてアセチル置換度１.５、プロピオニル置換度１.０(トータル置換度２.５)のセルロースアセテートプロピオネートを得た。得られたセルロースアセテートプロピオネート９５重量％と可塑剤として分子量３７０のアジピン酸ジオクチル５重量％を二軸エクストルーダーを用いて混練し、均一なペレットとした。
【００６０】
吐出量を変更する以外は実施例１と同様にして溶融紡糸を試みたところ、実施例１に対して若干可塑剤の発煙が強かったものの、製糸性は良好であり、８０ｄｔｅｘ−２４ｆ(単糸繊度３.３ｄｔｅｘ)の三葉断面のマルチフィラメントを得た。
【００６１】
得られたフィラメントの強度は０.８ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期引張抵抗度は２７.８ｃＮ／ｄｔｅｘであった。また、フィラメントのＵ％はやや高めの２.２％であった。繊維の横断面の断面写真を撮影し、外接円直径／内接円直径で表される異形度を示す値(Ｄ／ｄ)を算出したところ３.５と十分に高い値であった。
【００６２】
このフィラメントを用いて筒編みを行ったところ、強度がやや低めの０.８ｃＮ／ｄｔｅｘであり、初期引張値もやや高めの２７.８ｃＮ／ｄｔｅｘであったので、編み地には若干の毛羽が認められたが、採用できるレベルであった。風合いはソフト間に優れ、非常に優れた光沢を示していた。
【００６３】
実施例４
実施例３と同様にしてアセチル置換度２.５、プロピオニル置換度０.４(トータル置換度２.９)のセルロースアセテートプロピオネートを得た。得られたセルロースアセテートプロピオネート８２重量％と可塑剤として分子量３７０のアジピン酸ジオクチル１８重量％を二軸エクストルーダーを用いて混練し、均一なペレットとした。
【００６４】
吐出量を変更する以外は実施例３と同様にして溶融紡糸をこころみたところ、可塑剤の発煙が認められたものの、製糸性は良好であり、２１１ｄｔｅｘ−２４ｆ(単糸繊度８.８ｄｔｅｘ)の三葉断面のマルチフィラメントを得た。
【００６５】
得られたフィラメントの強度は０.６ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期引張抵抗度は１８.０ｃＮ／ｄｔｅｘであった。また、フィラメントのＵ％は１.３％であった。繊維の横断面の断面写真を撮影し、外接円直径／内接円直径で表される異形度を示す値(Ｄ／ｄ)を算出したところやや低めの１.２であった。
【００６６】
このフィラメントを用いて筒編みを行ったところ、編み立て性は良好であった。風合いはソフト感が感じられるものであったが、異形度がやや低い１.２であったため、光沢はやや劣っていた。
【００６７】
【表１】
【００６８】
比較例１
三葉断面用口金に変えて、０.２３ｍｍφ−０.３０ｍｍＬの丸孔口金を用いる他は実施例１と同様にして溶融紡糸を行い、１０６ｄｔｅｘ−２４ｆ(単糸繊度４.４ｄｔｅｘ)のマルチフィラメントを得た。
【００６９】
得られたフィラメントの強度は０.９ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期引張抵抗度は１８.２ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｕ％は０.７％であった。繊維の横断面の断面写真を撮影し、外接円直径／内接円直径で表される異形度(Ｄ／ｄ)を算出したところ１.０であった。
【００７０】
実施例１と同様にして編み地を作成したところ、毛羽やフィブリル化の発生はなく品位の優れたものとなったが、異形度が低すぎて光沢が感じられないものであった。
【００７１】
比較例２
置換度２.９のセルローストリアセテートを塩化メチレンに溶解させ、０.２ｍｍの口金孔を２０Ｈ有する口金より加熱筒中へ押しだし、溶媒を乾燥させながら走行させた後、４００ｍ／ｍｉｎで巻き取った。８４ｄｔｅｘ−２４ｆ(単糸繊度４.２ｄｔｅｘ)のマルチフィラメントが得られた。
【００７２】
得られたフィラメントの強度は１.１ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期引張抵抗度は４０.０ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｕ％は３.５％であった。外接円直径／内接円直径で表される異形度は単糸によって異なっていたが、各単糸の(Ｄ／ｄ)を算出して平均すると１.６であった。
【００７３】
このフィラメントを用いて筒編みを行ったところ、初期引張抵抗度が高すぎて編み地には毛羽が多発した。風合いもソフト感がなく逆に粗硬なものであった。
【００７４】
比較例３
置換度２.５のセルロースジアセテート６５重量％と、可塑剤として分子量２１８のトリアセチン３５重量％を二軸エクストルーダーを用いて混練し、均一なペレットとした。
【００７５】
ホール数１２の口金を用い、吐出量を変更する以外は実施例１と同様にして溶融紡糸を試みたところ、可塑剤の発煙が著しく、製糸性は劣悪であった。単糸繊度を細くすると曳糸性が無くなるため、単糸繊度２０ｄｔｅｘとし、紡糸速度を２００ｍ／ｍｉｎとして、２４０Ｔ−１２ｆ(単糸繊度２０ｄｔｅｘ)のマルチフィラメントを得た。
【００７６】
得られたフィラメントの強度は０.７ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期引張抵抗度は３６.５ｃＮ／ｄｔｅｘであった。また、フィラメントのＵ％は著しい発煙の結果、５.２％と高い値であった。繊維の横断面の断面写真を撮影し、外接円直径／内接円直径で表される異形度を示す値(Ｄ／ｄ)を算出したところ１.５であった。
【００７７】
このフィラメントを用いて筒編みを行ったところ、初期引張抵抗度が高すぎて編み地には毛羽が多発した。風合いもソフト感がなく逆に粗硬なものであった。
【００７８】
【表２】
【００７９】
実施例５
Ｙ孔口金にかえて図３に示す８葉孔口金を使用した他は実施例１と同様にして１０６Ｔ−２４ｆ(単糸繊度４.４ｄｔｅｘ)の８葉断面フィラメントを得た。
【００８０】
得られたフィラメントの強度は０.５ｃＮ／ｄｔｅｘであり、初期引張抵抗度は２１.５ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｕ％は１.６％であった。また、得られた繊維の断面図を図８に示す。異形度を示す値｛(ｈ／Ｌ)×１００｝は３４.８であり、異形度を示す値(Ｄ／ｄ)は１.５であった。
【００８１】
このフィラメントを用いて筒編みを行ったところ、単糸切れ等なく編み立て性は良好であった。また得られた編み地には毛羽やフィブリルの発生はなく品位の優れたものであった。また、風合いはソフト感に優れ、非常に優れた光沢を示していた。
【００８２】
実施例６
可塑剤として分子量６７０のジグリセリンテトラカプリレートを用い、可塑剤含有量１８重量％とする他は実施例５と同様の組成物を用いて、吐出量を変更する以外は実施例１と同様にして溶融紡糸を行い、８０ｄｔｅｘ−２４ｆ(単糸繊度３.３ｄｔｅｘ)のマルチフィラメントを得た。
【００８３】
得られた延伸糸の強度は０.６ｃＮ／ｄｔｅｘであり、初期引張抵抗度は２０.８ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｕ％は１.２％であった。得られた繊維の異形度を示す値｛(ｈ／Ｌ)×１００｝は４６.９であり、異形度を示す値(Ｄ／ｄ)は１.７であった。
【００８４】
このフィラメントを用いて筒編みを行ったところ、単糸切れ等なく編み立て性は良好であった。また得られた編み地には毛羽やフィブリルの発生はなく品位の優れたものであった。また、風合いはソフト感に優れ、非常に優れた光沢を示していた。
【００８９】
実施例７
図４に示すＸ字型口金孔を２４ホール有する紡糸口金を用い、吐出量を変更する他は、実施例３と同様にして１８５ｄｔｅｘ−２４ｆ（単糸繊度７．７ｄｔｅｘ）のマルチフィラメントを得た。断面の顕微鏡観察を行ったところ、Ｘ字断面の繊維が得られていた。
【００９０】
得られた延伸糸の強度は０.７ｃＮ／ｄｔｅｘであり、初期引張抵抗度は２９.１ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｕ％は１.８％であった。得られた繊維の異形度を示す値｛(ｈ／Ｌ)×１００｝は４８.２であり、異形度を示す値(Ｄ／ｄ)は８.５であった。
【００９１】
このフィラメントを用いて筒編みを行ったところ、編み立て時に一部単糸切れが発生し得られた編み地には若干の毛羽が見られたが、採用できるレベルであった。また、風合いは単糸繊度が７.７ｄｔｅｘと比較的太いため、ソフト感が少なかったが採用できるレベルであった。また、光沢は非常に優れていた。
【００９２】
【表３】
【００９３】
【発明の効果】
本発明によれば、高い異形度と柔軟性の双方を満足するセルロースエステル誘導体系フィラメントが得られるため、光沢および発色性に優れるだけでなく、毛羽やフィブリル化の発生がない、高品位な異形断面繊維およびそれを用いてなる繊維構造物を提供することができ、特に衣料用途に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】異形断面フィラメント(３葉断面)の横断面の一例である。
【図２】異形断面フィラメント(８葉断面)の横断面の一例である。
【図３】異形断面(３葉断面)を得るための口金孔の一例である。
【図４】異形断面(８葉断面)を得るための口金孔の一例である。
【図５】異形断面(Ｘ字断面)を得るための口金孔の一例である。
【図６】３葉断面異形断面フィラメントの横断面の写真である。
【図７】８葉断面異形断面フィラメントの横断面の写真である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、セルロースエステル系熱可塑性組成物からなる溶融紡糸によって得られる異形断面フィラメントに関する。さらに詳しくは、高い異形度と柔軟性の双方を満足するため、光沢および発色性に優れるだけでなく、毛羽やフィブリルの発生がない、高品位な異形断面フィラメントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
セルロース誘導体からなるフィラメントとして、アセトンを溶媒とするドープから乾式紡糸したセルロースジアセテート繊維、塩化メチレン等を溶媒とするドープから乾式紡糸したセルローストリアセテート繊維などのセルロースエステル系繊維が従来より知られている。これらの繊維は発色性に優れ、ドライな触感を有しているので、高級衣料用繊維として使用されているが、通常、繊維断面は略円形の不定形断面となってしまう。これは、製糸方法が乾式製糸であり、紡糸時に溶剤を揮発させる必要があることから、繊維断面の制御が困難であることによる。
【０００３】
乾式紡糸により得られるセルロースアセテート繊維に関して、Ｙ字型断面を有する繊維を得るためには三角形の口金孔あるいは略三角形の口金から吐出したポリマー溶液を、溶剤の揮発によってＹ字型とすることが行われている(特許文献１参照)。また、特開平８−１２６４８５号公報では、たばこフィルター用に用いる異形断面セルロースエステルの短繊維(ステープル)に関する開示が見られる(特許文献２参照)。また、特開平８−３０２５２１では紡糸原液にポリエチレングリコールを添加させることにより溶剤の揮発速度を制御し、まゆ型の繊維を得ることが行われている(特許文献３参照)。また、特開２００１−１４０１２４号公報では、Ｈ字型の形状を有する口金孔から略Ｈ字型のセルロースアセテート繊維を得ることが行われている(特許文献４参照)。
【０００４】
しかし、これらの技術はいずれも乾式紡糸技術であって、有機溶剤が繊維表面から徐々に揮発し、それに応じて繊維断面形状が決まるものであるため、繊維断面形状の制御が困難である。そのため、凸部および凹部の数が揃った異形断面繊維の安定生産ができ難く、断面形状が目的とする形から大きくずれたものが混入していた。
【０００５】
また、これらの技術により得られるセルロースアセテート繊維は、異形断面化によって繊維の引張抵抗度(剛性)が高くなりすぎる傾向にあり、衣料用途に用いようとする場合には、繊維の柔軟性が乏しくなり布帛のソフト感が損なわれるばかりか、毛羽やフィブリル欠点を招きやすい傾向にあった。
【０００６】
一方、乾式紡糸ではなく溶融紡糸によってセルロース誘導体繊維を得る試みは別途行われている。セルロースジセテートに低分子量ポリエチレングリコールなどの可塑剤を大量に含有させ、極低紡速で人工腎臓用中空糸を得る試みは古くから知られている。しかし、これらは円形断面を有する太い中空フィラメントであり衣料用途として用いられるものではなかった(例えば特許文献５参照)。
【０００７】
また、セルロースジアセテートに生分解性ポリマーとεカプロラクトンオリゴマーなどの可塑剤を含有させて、溶融紡糸によって紡出し、不織布を得る試みも行われている。しかし、これらの技術は不織布を得る目的のものであり、衣料用途として用いうるフィラメント製造技術ではなく、異形断面繊維に関する記載も見られない(特許文献６参照)。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭６０−１３４０１２号公報(第４頁)
【０００９】
【特許文献２】
特開平８−１２６４８５号公報(第８頁)
【００１０】
【特許文献３】
特開平８−３０２５２１号公報(第４頁)
【００１１】
【特許文献４】
特開２００１−１４０１２４号公報(第５頁)
【００１２】
【特許文献５】
特開平３−３３２０８号公報
【００１３】
【特許文献６】
特開平９−１９２４２４号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、従来得られなかった高光沢、高発色性を有し、かつ、毛羽やフィブリル化欠点の発生がなく、ソフト感に優れる異形断面セルロース誘導体系組成物繊維を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の本発明の課題は、セルロースエステルと可塑剤とを主成分とする熱可塑性組成物からなるフィラメントであって、繊維横断面の外接円の直径(Ｄ)を繊維横断面の内接円の直径(ｄ)で除した値(Ｄ／ｄ)が１.１〜１０の範囲にあり、繊維の単糸繊度が０.５〜１０ｄｔｅｘ、繊維の初期引張抵抗度が１０〜３０ｃＮ／ｄｔｅｘであることを特徴とする異形断面セルロース誘導体系フィラメントによって達成することができる。
【００１６】
この場合、セルロースエステルの置換度が２.５〜３.０であり、少なくとも一部のアシル基が炭素数３〜１８であることが好適に使用できる。また、可塑剤が分子量２００〜９００の低分子量化合物であり、可塑剤の含有量が熱可塑性セルロース組成物全体に対して２〜３０重量％であることが好適に採用できる。
【００１７】
また、本発明の異形断面フィラメントにおいては、その断面形態を３葉断面とすることもでき、この場合には繊維横断面の外接円の直径(Ｄ)を繊維横断面の内接円の直径(ｄ)で除した値(Ｄ／ｄ)が１.１〜５.０であることが好ましい。
【００１８】
また、断面形状を４〜８葉断面とすることもでき、この場合、隣り合う凸部にひいた接線から最凹部へおろした垂線の長さ(ｈ)を接線の長さ(Ｌ)で除し、１００を乗じた値｛(ｈ／Ｌ)×１００｝が２〜５０であることが望ましい。
【００１９】
また、衣料用途に供する観点からは、フィラメントの強度が０.５〜２.０ｃＮ／ｄｔｅｘであり、Ｕ％が０.３〜３％であることが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明における熱可塑性組成物は、置換度が２．５〜３．０であるセルロースアセテートプロピオネートと可塑剤とを主成分とするものである。
【００２２】
セルロースアセテートプロピオネートにあっては、良好な熱流動性および溶融紡糸性の観点から置換度が２．５〜３．０のものであることが好ましい。ここでいう置換度とは、グルコース単位あたり３個ある水酸基のうち、エステル化されている水酸基の平均数をいう。その際、セルロースエステルが２種以上のアシル基による混合エステルである場合、本発明の置換度とは、構成する各々のアシル基に対応する置換度の総和を意味している。置換度が２．５以上であれば可塑剤の添加によって熱流動性を向上させることが容易であり、溶融紡糸時の曳糸性が良好となるため好ましい。また、置換度の上限は、単位グルコースの水酸基の数にあたる３．０である。良好な溶融紡糸性の観点から、置換度は２．６〜２．８であることがより好ましい。
【００２３】
炭素数３のアシル基すなわちプロピオニル基を少なくとも一部に有するセルロースアセテートプロピオネートは、全てが炭素数２のアシル基すなわちアセチル基からなるセルロースエステルに比べて、格段に溶融紡糸性が優れている。また、フィラメントが柔軟となり、初期引張抵抗度が高くなりすぎることがなく、高異形化したときにも毛羽やフィブリル化などの欠点が抑制される傾向にあるため好ましい。
【００２４】
また、本発明における熱可塑性組成物は可塑剤を含有することが必要である。この可塑剤については、公知の可塑剤を適宜用いればよく、例えばジメチルフタレート、ジエチルフタレート、ジヘキシルフタレート、ジオクチルフタレート、ジメトキシエチルフタレート、エチルフタリルエチルグルコレート、ブチルフタリルブチルグリコレートなどのフタル酸エステル類、テトラオクチルピロメリテート、トリオクチルトリメリテートなどの芳香族多価カルボン酸エステル類、ジブチルアジペート、ジオクチルアジペート、ジブチルセバケート、ジオクチルセバケート、ジエチルアゼレート、ジブチルアゼレート、ジオクチルアゼレートなどの脂肪族多価カルボン酸エステル類、グリセリントリアセテート、グリセリントリプロピオネート、グリセリントリブチレート、グリセリンジアセテートモノラウレート、グリセリンジアセテートモノパルミテート、グリセリンジアセテートモノステアレート、グリセリンジアセテートモノオレート、グリセリンモノアセテートジラウレート、グリセリンモノアセテートジステアレート、グリセリンモノアセテートジオレート、グリセリンモノラウレート、グリセリンモノオレート、グリセリンモノステアレート、ジグリセリンテトラアセテート、ジグリセリンテトラカプリレート、ジグリセリンテトラステアレートなどの多価アルコールの脂肪酸エステル類、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、トリクレジルホスフェートなどのリン酸エステル類、フェニルグリシジルエーテル、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールＳジグリシジルエーテルなどの芳香族エポキシ化合物、ノルボルネンモノエポキサイド、リモネンモノエポキサイドなどの脂環式エポキシ化合物、エポキシ化大豆油、エポキシ化アマニ油、１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、エチレングリコールモノグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールモノグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテルなどの脂肪族エポキシ化合物などを一例として挙げることができる。可塑剤は、単独もしくは併用して使用することができる。
【００２５】
本発明の可塑剤は、溶融紡糸に当たって揮発しずらいことが必要であり、分子量が２００以上であることが好ましい。しかし、分子量が高すぎる場合には可塑化効率が低下し、またセルロース誘導体との相溶性が不良となる場合があるので９００以下であることが好ましい。可塑剤の分子量は、より好ましくは３００〜８００であり、最も好ましくは４５０〜７００である。
【００２６】
本発明の可塑剤は、優れた生分解性および可塑化効率の観点から、グリセリンエステル系可塑剤が好ましく、中でもグリセリンジアセテートモノラウレート、グリセリンジアセテートモノオレート、グリセリンジアセテートモノステアレートなどが好ましい例としてあげることができる。
【００２７】
可塑剤の添加量に関しては、セルロース誘導体と可塑剤からなる熱可塑性組成物全体に対して２〜３０重量％であることが好ましい。異形化に伴う繊維の剛性アップを抑制し、毛羽やフィブリル欠点を抑えて、ソフト感の優れた布帛を得るためには、可塑剤は熱可塑性組成物全体に対して２重量％以上であることが好ましい。また、大量添加による耐熱性の低下を抑えるためには３０重量％以下であることが好ましい。可塑剤含有率は、より好ましくは５〜２０重量％であり、最も好ましくは８〜１５重量％である。
【００２８】
本発明の熱可塑性組成物においては、必要に応じて要求される性能を損なわない範囲内で、熱劣化防止用、着色防止用の安定剤として、例えばホスフェイト、チオフォスフェイト、ラジカル補足剤等を単独または２種類以上混合して添加してもよい。また、その他の滑剤、帯電防止剤、染料、顔料、潤滑剤、艶消剤、難燃剤、糸摩擦低減剤、生分解促進剤等の有機系あるいは無機系の添加剤を配合することは何らさしつかえない。
【００２９】
本発明の異形断面フィラメントにおいて、繊維横断面の外接円の直径(Ｄ)を繊維横断面の内接円の直径(ｄ)で除した値(Ｄ／ｄ)が１.１〜１０の範囲にあることがよい。上記の値(Ｄ／ｄ)が１.１より小さいときには、丸孔より紡出した円形断面繊維に比べてほとんど違いがなく、一方、値(Ｄ／ｄ)が１０より大きい場合には、初期引張抵抗度が適正な値であっても、フィブリル化などの問題が生じて製織性不良となることがある。異形の効果を発現させるためには、この値(Ｄ／ｄ)は、１.２以上であることがより好ましく、１.３以上であることが最も好ましい。また製織性の観点からは８．０以下であることが好ましく、５．０以下であることが最も好ましい。
【００３０】
本発明の異形断面フィラメントの断面形状は、上記の値(Ｄ／ｄ)が１.１〜１０の範囲内にあれば多葉形、十字形、Ｗ字形、Ｓ字形、Ｘ字形、Ｈ字型、井桁型、田字型など任意の計上とすることができる。井桁型、田字型などのように、繊維内部に中空部を有するフィラメントの異形度(Ｄ／ｄ)は、中空が存在しないとして計算して得られる値を意味している。
【００３１】
繊維の断面形状を多葉形とする場合、その葉数は３、あるいは４〜８とすることが好適である。８以下の葉数の場合には、丸断面との差違が発現し、本発明の効果が明確に得ることができる。
【００３２】
断面を３葉断面とする場合には、その繊維横断面の外接円の直径(Ｄ)を繊維横断面の内接円の直径(ｄ)で除した値(Ｄ／ｄ)が１.１〜５.０であることが望ましい。この値(Ｄ／ｄ)が大きいほど光沢の良好な繊維が得られる。この場合、より好ましくは値(Ｄ／ｄ)は１.４〜４.０であり、最も好ましくは１.８〜３.０である。図１には本発明の３葉断面フィラメントの横断面および該フィラメントの(Ｄ／ｄ)の算出様式を示す。
【００３３】
また、断面を４〜８葉断面とする場合には、隣り合う凸部にひいた接線から最凹部へおろした垂線の長さ(ｈ)を、接線の長さ(Ｌ)で除し、１００を乗じた値｛(ｈ／Ｌ)×１００｝が２〜５０であることが好ましい。この値｛(ｈ／Ｌ)×１００｝が大きいほど光沢の良好な繊維が得られる。この値｛(ｈ／Ｌ)×１００｝は、より好ましくは５〜４０であり、最も好ましくは７〜３５である。図２には本発明の６葉断面フィラメントの横断面および該フィラメントの｛(ｈ／Ｌ)×１００｝の算出様式を示す。
【００３４】
また、本発明の異形断面フィラメントは、単糸繊度が０.５〜１０ｄｔｅｘである。単糸繊度が０.５ｄｔｅｘよりも小さいの場合には、毛羽やフィブリル化が発生しやすい傾向にある。また、１０ｄｔｅｘよりも大きい場合には、得られる繊維を用いた布帛の柔軟性が劣る傾向にある。毛羽やフィブリル化などの欠点を回避して柔軟性の良好な繊維構造物を得るためには、繊維の単糸繊度は、１〜８ｄｔｅｘであることがより好ましく、２〜５ｄｔｅｘであることが最も好ましい。
【００３５】
また、本発明の異形断面フィラメントは、繊維の初期引張抵抗度が１０〜３０ｃＮ／ｄｔｅｘであることが重要である。１０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であれば繊維が柔軟すぎて布帛のヌメリ感を生じることがない。また３０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であれば繊維の剛性が高すぎて毛羽やフィブリル化の欠点を生じることがなく、得られる布帛もソフト感を保持するものとなる。繊維の適切な柔軟性の観点からは繊維の初期引張抵抗度は１５〜２５ｃＮ／ｄｔｅｘであることがより好ましい。
【００３６】
また、本発明における異形断面フィラメントは、フィラメントの強度が０.５〜２.０ｃＮ／ｄｔｅｘであることが好ましい。強度が０.５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であれば低強度に起因する製織時の糸切れ等が抑制されるため好ましい。強度はより好ましくは０.８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、最も好ましくは１.０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。強度は高ければ高いほど好ましいが、強度を２.０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上とするためには、配向操作など特殊な処理を行う必要があり、糸切れなどの工程トラブルを生じることがある。
【００３７】
本発明における異形断面フィラメントは、フィラメントの沸騰水収縮率が２〜１０％であることが好ましい。沸騰水収縮率が２％以上であれば、布帛化の後の熱水処理によってある程度の収縮が可能であり、布帛がペーパーライクなものにならないため好ましい。逆に１０％以下であれば、熱水処理を行った場合の収縮が大きくなりすぎることがなく、布帛の幅出しが容易であり、ソフト感も維持可能である。
【００３８】
本発明における異形断面フィラメントは、フィラメントのＵ％が０.３〜３％であることが好ましい。Ｕ％が３％以下であれば、繊維長手方向における糸斑が小さく、単糸切れや染色異常のようなトラブルを回避することができる。繊維の均一性の観点からはＵ％の値が小さければ小さいほど好ましいが、Ｕ％を０.３％以下とすることは技術的に困難である。
【００３９】
本発明の異形断面脂肪族ポリエステル繊維は、公知の溶融紡糸装置にて口金孔をそれぞれ対応する異形断面用とすることにより製造することができる。例えば、３葉断面繊維を得る場合には公知のＴ字型あるいはＹ字型口金孔を有する口金を用いればよい。図３には３葉断面を得るために使用しうる口金孔の一例を、図４には８葉断面を得るために使用しうる口金孔の一例を、図５にはＸ字型断面を得るために使用しうる口金孔の一例を示す。
【００４０】
また、口金孔より紡出された糸条は、溶融ポリマーの緩和効果のため、口金孔の異形度よりも繊維断面の異形度が小さくなる傾向にある。異形度を高く保つためには、口金面深度をできるだけ浅くすることが好ましい。また、紡出糸の異形度を保ち、Ｕ％の良好なフィラメントを得るためには、紡出糸条は糸条温度よりも低温の冷却風によって積極的に冷却することが重要である。冷却は、紡出部直下に配置されるチムニーによって行うことができる。
【００４１】
本発明の異形断面フィラメントは、十分な異形度を有するため光沢に優れるだけでなく、毛羽やフィブリル化の発生もなくソフトな布帛を与えうる素材である。そのため、本発明の異形断面フィラメントは、衣料用途に特に好適であり、織物、編物などの布帛の他、紐や帯、リボン等に好適に用いることができる。また、産業用途としても、バイオマス由来である観点から、農業用、土木用の不織布、水産資材、衛生資材などに好適に使用しうる。
【００４２】
【実施例】
以下、実施例によって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次の方法で求めた。
Ａ．セルロースアセテートプロピオネートの置換度
セルロースアセテートプロピオネート組成物をクロロホルムに溶解し、貧溶媒であるメタノールを用いて再沈殿を行い可塑剤を除去したセルロースアセテートプロピオネートを得た。その後、乾燥したセルロースアセテートプロピオネート０．９ｇを秤量し、アセトン３５ｍｌとジメチルスルホキシド１５ｍｌを加え溶解した後、さらにアセトン５０ｍｌを加えた。撹拌しながら０．５Ｎ水酸化ナトリウム水溶液３０ｍｌを加え、２時間ケン化した。熱水５０ｍｌを加え、フラスコ側面を洗浄した後、フェノールフタレインを指示薬として０．５Ｎ硫酸で滴定した。別に試料と同じ方法で空試験を行った。滴定が終了した溶液の上澄み液を１００倍に希釈し、イオンクロマトグラフを用いて、有機酸の組成を測定した。測定結果とイオンクロマトグラフによる酸組成分析結果から、下記式により置換度を計算した。
【００４３】
ＴＡ＝（Ｂ−Ａ）×Ｆ／（１０００×Ｗ）
ＤＳａｃｅ＝（１６２．１４×ＴＡ）／［１−（Ｍｗａｃｅ−（１６．００＋１．０１）×ＴＡ＋［１−（Ｍｗａｃｙ−（１６．００＋１．０１）×ＴＡ］×Ａｃｙ／Ａｃｅ］
ＤＳａｃｙ＝ＤＳａｃｅ×（Ａｃｙ／Ａｃｅ）
ＴＡ：全有機酸量（ｍｌ）
Ａ：試料滴定量（ｍｌ）
Ｂ：空試験滴定量（ｍｌ）
Ｆ：硫酸の力価
Ｗ：試料重量（ｇ）
ＤＳａｃｅ：アセチル基の置換度
ＤＳａｃｙ：プロピオニル基の置換度
Ｍｗａｃｅ：酢酸の分子量
Ｍｗａｃｙ：プロピオン酸の分子量
Ａｃｙ／Ａｃｅ：酢酸（Ａｃｅ）とプロピオン酸（Ａｃｙ）とのモル比。
【００４４】
Ｂ.単糸繊度
溶融紡糸により得られたマルチフィラメントのトータル繊度を、口金ホール数で除した値を単糸繊度(ｄｔｅｘ)とした。
【００４５】
Ｃ.異形度(Ｄ／ｄ)
フィラメント横断面の光学顕微鏡写真を用い、外接円の直径Ｄと内接円の直径ｄを求め、下記式により算出した。
【００４６】
異形度(Ｄ／ｄ)＝Ｄ／ｄ
Ｄ.異形度｛(ｈ／Ｌ)×１００｝
フィラメント横断面の光学顕微鏡写真を用い、隣り合う凸部に接線を曳いて、最凹部から接線へおろした垂線の長さ(ｈ)と、接線の長さ(凸部間の距離)(Ｌ)を求め、下記式により算出した。
【００４７】
異形度｛(ｈ／Ｌ)×１００｝＝(ｈ／Ｌ)×１００
Ｄ.強度
オリエンテック社製引張試験機(テンシロンＵＣＴ−１００型)を用い、試料長２０ｃｍ、引張速度２０ｃｍ／分の条件で引張試験を行い、破断点の応力を繊維の強度とした。
【００４８】
Ｅ.初期引張抵抗度
オリエンテック社製引張試験機(テンシロンＵＣＴ−１００型)を用い、試料長さ２０ｃｍ、引張速度２０ｃｍ／分の条件で引張試験を行い、得られた荷重−伸長曲線を基に、ＪＩＳ１０１３−７.１０に準じて算出した。
【００４９】
Ｆ.Ｕ％
ツェルベガーウースター社製のウースターテスター(４−ＣＸ)を用い、給糸速度２５ｍ／ｍｉｎで２.５分間の測定を行い、得られた値をＵ％(ウースターノーマル％)とした。
【００５０】
Ｇ.編地特性(品位、光沢)
得られたフィラメントを用いて２７ゲージの筒編み機にて編地を作成し、官能検査によって編地特性を評価した。品位に関しては、毛羽やフィブリルの発生の有無を目視確認し、発生が無く高品位のものを○、若干の発生が見られるものを△、毛羽やフィブリルが著しいものを×とした。また、光沢に関しては編地を北窓光の下で観察し、優れた光沢を示すものを○、若干の光沢が感じられるものを△、光沢感が全く感じられないものを×とした。これらの内、○と△を合格とし、×は不合格と判定した。
【００５１】
実施例１
酢酸溶媒中にセルロース材料の溶解パルプ（日本製紙(株)製ＮＤＰＳ）を添加し、無水酢酸と無水プロピオン酸を反応種として用いて、硫酸触媒法でエステル化を行った。その後、加水分解を行って、アセチル置換度が０.２、プロピオニル置換度が２.５(トータル置換度２.７)であるセルロースアセテートプロピオネート(ＣＡＰ)を得た。得られたセルロースアセテートプロピオネート８８重量％と可塑剤として分子量４５４のグリセリンジアセテートモノオレート１２重量％とを２軸エクストルーダーを用いて混練し、均一なペレットとした。
【００５２】
得られたペレットを８０℃×１２時間真空乾燥した後、プレッシャーメルター型溶融紡糸機にて、メルター温度２３０℃にて溶融し、紡糸温度２３０℃とした溶融パックへ導入して、図３に示した形状を有する三葉断面用口金孔(０.１ｍｍ×０.３ｍｍ)を２４ホール有する口金から押し出した。口金面伸度は１５ｃｍであった。
【００５３】
この紡出糸を２０℃、３０ｍ／ｍｉｎのチムニー風によって冷却し、油剤を付与して収束した後、８００ｍ／ｍｉｎで引き取って１０６ｄｔｅｘ−２４ｆ(単糸繊度４.４ｄｔｅｘ)のマルチフィラメントを得た。
【００５４】
得られたフィラメントの強度は１.０ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期引張抵抗度は２０.３ｃＮ／ｄｔｅｘであった。また、フィラメントのＵ％は０.９％であった。繊維の横断面の断面写真を撮影し、外接円直径／内接円直径で表される異形度を示す値(Ｄ／ｄ)を算出したところ２.８であった。
【００５５】
このフィラメントを用いて筒編みを行ったところ、単糸切れ等なく編み立て性は良好であった。また得られた編み地には毛羽やフィブリルの発生はなく品位の優れたものであった。また、風合いはソフト感に優れ、非常に優れた光沢を示していた。
【００５６】
実施例２
可塑剤として分子量３５８のグリセリンジアセテートモノラウレートを用いる他は、実施例１と同様に溶融紡糸を行い、１０６ｄｔｅｘ−２４ｆ(単糸繊度４.４ｄｔｅｘ)の３葉断面のマルチフィラメントを得た。
【００５７】
得られたフィラメントの強度は１.１ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期引張抵抗度は１９.１ｃＮ／ｄｔｅｘであった。また、フィラメントのＵ％は１.２％であった。繊維の横断面の断面写真を撮影し、外接円直径／内接円直径で表される異形度を示す値(Ｄ／ｄ)を算出したところ３.２と十分に高い値であった。
【００５８】
このフィラメントを用いて筒編みを行ったところ、単糸切れ等なく編み立て性は良好であった。また得られた編み地には毛羽やフィブリルの発生はなく品位の優れたものであった。また、風合いはソフト感に優れ、非常に優れた光沢を示していた。
【００５９】
実施例３
実施例１と同様にしてアセチル置換度１.５、プロピオニル置換度１.０(トータル置換度２.５)のセルロースアセテートプロピオネートを得た。得られたセルロースアセテートプロピオネート９５重量％と可塑剤として分子量３７０のアジピン酸ジオクチル５重量％を二軸エクストルーダーを用いて混練し、均一なペレットとした。
【００６０】
吐出量を変更する以外は実施例１と同様にして溶融紡糸を試みたところ、実施例１に対して若干可塑剤の発煙が強かったものの、製糸性は良好であり、８０ｄｔｅｘ−２４ｆ(単糸繊度３.３ｄｔｅｘ)の三葉断面のマルチフィラメントを得た。
【００６１】
得られたフィラメントの強度は０.８ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期引張抵抗度は２７.８ｃＮ／ｄｔｅｘであった。また、フィラメントのＵ％はやや高めの２.２％であった。繊維の横断面の断面写真を撮影し、外接円直径／内接円直径で表される異形度を示す値(Ｄ／ｄ)を算出したところ３.５と十分に高い値であった。
【００６２】
このフィラメントを用いて筒編みを行ったところ、強度がやや低めの０.８ｃＮ／ｄｔｅｘであり、初期引張値もやや高めの２７.８ｃＮ／ｄｔｅｘであったので、編み地には若干の毛羽が認められたが、採用できるレベルであった。風合いはソフト間に優れ、非常に優れた光沢を示していた。
【００６３】
実施例４
実施例３と同様にしてアセチル置換度２.５、プロピオニル置換度０.４(トータル置換度２.９)のセルロースアセテートプロピオネートを得た。得られたセルロースアセテートプロピオネート８２重量％と可塑剤として分子量３７０のアジピン酸ジオクチル１８重量％を二軸エクストルーダーを用いて混練し、均一なペレットとした。
【００６４】
吐出量を変更する以外は実施例３と同様にして溶融紡糸をこころみたところ、可塑剤の発煙が認められたものの、製糸性は良好であり、２１１ｄｔｅｘ−２４ｆ(単糸繊度８.８ｄｔｅｘ)の三葉断面のマルチフィラメントを得た。
【００６５】
得られたフィラメントの強度は０.６ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期引張抵抗度は１８.０ｃＮ／ｄｔｅｘであった。また、フィラメントのＵ％は１.３％であった。繊維の横断面の断面写真を撮影し、外接円直径／内接円直径で表される異形度を示す値(Ｄ／ｄ)を算出したところやや低めの１.２であった。
【００６６】
このフィラメントを用いて筒編みを行ったところ、編み立て性は良好であった。風合いはソフト感が感じられるものであったが、異形度がやや低い１.２であったため、光沢はやや劣っていた。
【００６７】
【表１】
比較例１
三葉断面用口金に変えて、０.２３ｍｍφ−０.３０ｍｍＬの丸孔口金を用いる他は実施例１と同様にして溶融紡糸を行い、１０６ｄｔｅｘ−２４ｆ(単糸繊度４.４ｄｔｅｘ)のマルチフィラメントを得た。
【００６９】
得られたフィラメントの強度は０.９ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期引張抵抗度は１８.２ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｕ％は０.７％であった。繊維の横断面の断面写真を撮影し、外接円直径／内接円直径で表される異形度(Ｄ／ｄ)を算出したところ１.０であった。
【００７０】
実施例１と同様にして編み地を作成したところ、毛羽やフィブリル化の発生はなく品位の優れたものとなったが、異形度が低すぎて光沢が感じられないものであった。
【００７１】
比較例２
置換度２.９のセルローストリアセテートを塩化メチレンに溶解させ、０.２ｍｍの口金孔を２０Ｈ有する口金より加熱筒中へ押しだし、溶媒を乾燥させながら走行させた後、４００ｍ／ｍｉｎで巻き取った。８４ｄｔｅｘ−２４ｆ(単糸繊度４.２ｄｔｅｘ)のマルチフィラメントが得られた。
【００７２】
得られたフィラメントの強度は１.１ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期引張抵抗度は４０.０ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｕ％は３.５％であった。外接円直径／内接円直径で表される異形度は単糸によって異なっていたが、各単糸の(Ｄ／ｄ)を算出して平均すると１.６であった。
【００７３】
このフィラメントを用いて筒編みを行ったところ、初期引張抵抗度が高すぎて編み地には毛羽が多発した。風合いもソフト感がなく逆に粗硬なものであった。
【００７４】
比較例３
置換度２.５のセルロースジアセテート６５重量％と、可塑剤として分子量２１８のトリアセチン３５重量％を二軸エクストルーダーを用いて混練し、均一なペレットとした。
【００７５】
ホール数１２の口金を用い、吐出量を変更する以外は実施例１と同様にして溶融紡糸を試みたところ、可塑剤の発煙が著しく、製糸性は劣悪であった。単糸繊度を細くすると曳糸性が無くなるため、単糸繊度２０ｄｔｅｘとし、紡糸速度を２００ｍ／ｍｉｎとして、２４０Ｔ−１２ｆ(単糸繊度２０ｄｔｅｘ)のマルチフィラメントを得た。
【００７６】
得られたフィラメントの強度は０.７ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期引張抵抗度は３６.５ｃＮ／ｄｔｅｘであった。また、フィラメントのＵ％は著しい発煙の結果、５.２％と高い値であった。繊維の横断面の断面写真を撮影し、外接円直径／内接円直径で表される異形度を示す値(Ｄ／ｄ)を算出したところ１.５であった。
【００７７】
このフィラメントを用いて筒編みを行ったところ、初期引張抵抗度が高すぎて編み地には毛羽が多発した。風合いもソフト感がなく逆に粗硬なものであった。
【００７８】
【表２】
実施例５
Ｙ孔口金にかえて図３に示す８葉孔口金を使用した他は実施例１と同様にして１０６Ｔ−２４ｆ(単糸繊度４.４ｄｔｅｘ)の８葉断面フィラメントを得た。
【００８０】
得られたフィラメントの強度は０.５ｃＮ／ｄｔｅｘであり、初期引張抵抗度は２１.５ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｕ％は１.６％であった。また、得られた繊維の断面図を図８に示す。異形度を示す値｛(ｈ／Ｌ)×１００｝は３４.８であり、異形度を示す値(Ｄ／ｄ)は１.５であった。
【００８１】
このフィラメントを用いて筒編みを行ったところ、単糸切れ等なく編み立て性は良好であった。また得られた編み地には毛羽やフィブリルの発生はなく品位の優れたものであった。また、風合いはソフト感に優れ、非常に優れた光沢を示していた。
【００８２】
実施例６
可塑剤として分子量６７０のジグリセリンテトラカプリレートを用い、可塑剤含有量１８重量％とする他は実施例５と同様の組成物を用いて、吐出量を変更する以外は実施例１と同様にして溶融紡糸を行い、８０ｄｔｅｘ−２４ｆ(単糸繊度３.３ｄｔｅｘ)のマルチフィラメントを得た。
【００８３】
得られた延伸糸の強度は０.６ｃＮ／ｄｔｅｘであり、初期引張抵抗度は２０.８ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｕ％は１.２％であった。得られた繊維の異形度を示す値｛(ｈ／Ｌ)×１００｝は４６.９であり、異形度を示す値(Ｄ／ｄ)は１.７であった。
【００８４】
このフィラメントを用いて筒編みを行ったところ、単糸切れ等なく編み立て性は良好であった。また得られた編み地には毛羽やフィブリルの発生はなく品位の優れたものであった。また、風合いはソフト感に優れ、非常に優れた光沢を示していた。
【００８９】
実施例７
図４に示すＸ字型口金孔を２４ホール有する紡糸口金を用い、吐出量を変更する他は、実施例３と同様にして１８５ｄｔｅｘ−２４ｆ（単糸繊度７．７ｄｔｅｘ）のマルチフィラメントを得た。断面の顕微鏡観察を行ったところ、Ｘ字断面の繊維が得られていた。
【００９０】
得られた延伸糸の強度は０.７ｃＮ／ｄｔｅｘであり、初期引張抵抗度は２９.１ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｕ％は１.８％であった。得られた繊維の異形度を示す値｛(ｈ／Ｌ)×１００｝は４８.２であり、異形度を示す値(Ｄ／ｄ)は８.５であった。
【００９１】
このフィラメントを用いて筒編みを行ったところ、編み立て時に一部単糸切れが発生し得られた編み地には若干の毛羽が見られたが、採用できるレベルであった。また、風合いは単糸繊度が７.７ｄｔｅｘと比較的太いため、ソフト感が少なかったが採用できるレベルであった。また、光沢は非常に優れていた。
【００９２】
【表３】
【発明の効果】
本発明によれば、高い異形度と柔軟性の双方を満足するセルロースエステル誘導体系フィラメントが得られるため、光沢および発色性に優れるだけでなく、毛羽やフィブリル化の発生がない、高品位な異形断面繊維およびそれを用いてなる繊維構造物を提供することができ、特に衣料用途に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】異形断面フィラメント(３葉断面)の横断面の一例である。
【図２】異形断面フィラメント(８葉断面)の横断面の一例である。
【図３】異形断面(３葉断面)を得るための口金孔の一例である。
【図４】異形断面(８葉断面)を得るための口金孔の一例である。
【図５】異形断面(Ｘ字断面)を得るための口金孔の一例である。
【図６】３葉断面異形断面フィラメントの横断面の写真である。
【図７】８葉断面異形断面フィラメントの横断面の写真である。
Claims (4)
- 置換度が２．５〜３．０であるセルロースアセテートプロピオネートと可塑剤とを主成分とする熱可塑性組成物からなるフィラメントであって、熱可塑性組成物全体に対するセルロースアセテートプロピオネートの含有率が７０〜９８重量％、可塑剤の含有率が２〜３０重量％であり、繊維横断面の外接円の直径（Ｄ）を繊維横断面の内接円の直径（ｄ）で除した値（Ｄ／ｄ）が１．１〜１０の範囲にあり、繊維の単糸繊度が０．５〜１０ｄｔｅｘ、繊維の初期引張抵抗度が１０〜３０ｃＮ／ｄｔｅｘであることを特徴とする異形断面セルロース誘導体系フィラメント。
- 断面が３葉断面であって、繊維横断面の外接円の直径（Ｄ）を繊維横断面の内接円の直径（ｄ）で除した値（Ｄ／ｄ）が１．１〜５．０であることを特徴とする請求項１に記載のセルロース誘導体系フィラメント。
- 断面が４〜８葉断面であって、隣り合う凸部にひいた接線から最凹部へおろした垂線の長さ（ｈ）を接線の長さ（Ｌ）で除し、１００を乗じた値｛（ｈ／Ｌ）×１００｝が２〜５０であることを特徴とする請求項１または２項に記載の異形断面セルロース誘導体系フィラメント。
- フィラメントの強度が０．５〜２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｕ％が０．３〜３％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の異形断面セルロース誘導体系フィラメント。
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