JP4181016B2 - 極短繊維の製造方法 - Google Patents

Description

長単繊維群を集束した繊維束から１ｍｍ以下の極短繊維長を有する極短繊維を製造する方法に関する。

従来、ポリエステル、ポリアミドなどの熱可塑性合成ポリマーからなる長繊維を束ねて繊維束とし、この繊維束を切断して数ｍｍから数十ｍｍの長さの短繊維を得るために、各種の繊維束切断装置が慣用されている。例えば、このような切断装置として、切断刃が放射状に多数設けられたカッターローラに繊維束を巻付け、切断刃上に巻き付けられた繊維を切断刃に押圧しながら連続的に所定の長さに切断するローラカッター式繊維束切断装置が使用されている。また、固定刃と移動刃とを剪断刃として設け、これら剪断刃に対して所定の切断長だけ繊維束を押し出して切断するいわゆるギロチンカッター式繊維束切断装置も古くから知られている。

このような従来の繊維束切断装置が用いられている環境下で、最近、一部化粧品に混入させるための極めて短い合成繊維、柔らかい風合いのフロック加工品に使用する極細繊維、あるいは短く刻んだ弾性繊維などの需要が増えてくると、０．１ｍｍから数ｍｍの切断繊維長が要求されるようになってきた。ところが、例えば、前者のローラカッター式繊維束切断装置の場合では、回転するカッターローラ上に放射状に設ける切断刃群の隣接する切断刃の間隔を極めて小さくすることが要求されるために、切断刃間に切断された繊維が詰まって、その排出が困難となるばかりか、切断刃自体の厚みの問題もあって、切断繊維長を短くするのに限界がある。

これに対して、後者のギロチンカッター式繊維束切断装置の場合においては、０．５mm程度の切断繊維長であっても対応が可能である。しかしながら、従来タイプの繊維束切断装置を用いて単繊維繊度の小さな繊維を切断しようとすると、繊維自体が有する弾性のために繊維が湾曲したり、座屈したりして固定刃に直角に当接しなくなったり、固定刃と移動刃とのクリアランスの調整が極めて困難となったりして、斜め切りや切断長さの不揃いなどのミスカットが多量に発生する。そうすると、ミスカットされた多量の切断繊維の中から正常に切断されたもののみを選別し取り出すことが要求される。しかしながら、その作業は極めて繁雑であるばかりか、許容切断長に収まらないミスカットされた繊維が多くなると、正常に切断された繊維の収率そのものも悪くなる。

そこで、ギロチンカッター式繊維束切断装置が有する前記問題を解決するための装置が、例えば特開２００３−１１９６６２号公報に提案されている。この従来技術では、供給する繊維束を切断するための切断部より前に繊維束をシート状物によって包む役割を果たさせるためのガイドを取り付け、連続シート状物を繊維束に併走させてガイドローラを介してシート状物を繊維束を包むように重ねて繊維束と一緒に切断するようにしている。そして、このようにすることによって、シート状物で包まれた繊維束は、シート状物の作用によって繊維が引き揃えられた状態のまま直線状で均斉に切断部に送られ、ミスカットされることなく所要の長さに切断されるというものである。

しかしながら、このようなギロチンカッター式繊維束切断装置を使用しても、切断可能な繊維長は０．１〜３０ｍｍであって、０．１ｍｍ未満の切断繊維を安定に得ることは極めて困難である。しかも、このような短繊維を得るために繊維束を被覆するのに使用するシート状物としては、紙やポリオレフィン、ポリエステル、セロハンなどの有機高分子フィルム、布帛、不織布を使用しなければならない。

ところが、このようなシート状物を使用するとなると、切断後に切断された繊維とシート状物とを分離することが要求されるが、これらを完全に分離することが困難であって、わずかであっても切断した繊維に混入する可能性がある。しかも、切断繊維長が０．１ｍｍに近づくにしたがって、使用できるシート状物は、より剛直なものが必要とされ、更に切断可能な繊維束の径も大きくすることができず、小さくする必要が生じる。そうすると、ミスカットも当然多くなって歩留まりも大幅に低下するために生産効率の面からも好ましくない。したがって、実質的に０．１ｍｍの切断繊維長を得るのは困難である。また、一旦多数の単繊維群を束ねて太い繊維束を形成させてしまうと、繊維束の周りをフィルム状シートで包み込んでも、繊維束を構成する単繊維同士には強い拘束力が作用することが無く自由に動ける状態にある。したがって、これを短く切断することは容易ではない。

なお、短く切断した短繊維のみを単独で得ようとする技術ではないが、防弾衣料や防刃衣料に使用されていることからも明らかなように極めて切断が困難な芳香族ポリアラミド繊維に対して、切断時に繊維の動きを拘束して切断しようとする技術が、特開昭６３−３５８２９号公報に提案されている。しかしながら、この技術は、ローピング状の芳香族ポリアラミド繊維を溶解した熱可塑性樹脂を蓄えた含浸槽内へ導いて熱可塑性樹脂を含浸付着させて固化して、繊維束を樹脂で固めた直線状のストランドとして、このストランドをペレタイザーによってペレット化しようとするものである。

したがって、この従来技術は、繊維だけを対象とした短繊維の製造技術ではなく、本質的にペレットの製造技術である。その故に、樹脂で固められた短繊維を得ることはできても、繊維長が１ｍｍ以下（特に、０．１ｍｍ未満）の極短繊維を得ることは、このような従来技術では不可能である。しかも、この従来技術では、熱可塑性樹脂で固められてしまった切断短繊維を熱可塑性繊維から分離することは極めて困難であって、熱可塑性樹脂と共に使用する用途にしか適用できず、熱可塑性樹脂は不要あるいは有害とされるような短繊維のみが要求される用途には全く適していない。

その上、この従来技術では、繊維束を強固に束縛する必要があるが故に、溶融粘度が比較的高くならざるを得ない熱可塑性樹脂を使用するため、溶融させた熱可塑性樹脂を切断しようとする繊維束を構成する単繊維群の内部まで十分含浸させることが極めて困難である。特に、太い繊維束径を有する、例えば、１万ｄｔｅｘを超えるような繊維束に対しては、繊維束を構成する単繊維群の内部に溶融粘度が高い熱可塑性樹脂を十分に含浸させることは極めて困難であるって、どうしても、拘束されない単繊維の塊りが形成されてしまうという根本的な問題を有している。

特開２００３−１１９６６２号公報 特開昭６３−３５８２９号公報

本発明は、以上に述べた従来技術が有する諸問題を解決することを目的とし、これと共に１．０ｍｍ以下（特に、０．１ｍｍ未満）の繊維長を有する極短繊維をミスカットを極力抑制しながら、大量且つ容易に製造できる極短繊維の製造方法を提供することにある。

本発明者は、前記課題を達成するために鋭意研究を重ねたが、従来技術のように「繊維束を切断する」という技術思想では、０．１ｍｍ未満という極めて短い繊維長を有するカットファイバーを得ることは困難であることを知見した。すなわち、繊維束を構成する単繊維群の一本の単繊維を取り出すと、この単繊維は極めて細く、しかも、弾性に富むために、切断時に切断刃から受ける力によって容易に変形して切断刃から逃げてしまうのである。したがって、繊維を０．１ｍｍ未満というような極めて短い長さにミスカットすることなく正常に歩留まりよく切断することは不可能とは言えないにしても極めて困難であることを知見したのである。

そこで、「繊維束を切断する」のではなく、「繊維束を切削する」ことにすれば、０．１ｍｍ未満という極短繊維を得ることができることを着想し、繊維束をパラフィン、樹脂、あるいは氷等により埋包処理して一体化すれば、極めて良好な被切削体とすることができることを解明した上で、「多数の長繊維からなる単繊維群を互いに繊維長手方向に並行となるように引き揃えて束ねた繊維束を形成し、冷却によって固化し加熱によって液化する埋包材を液体状にし、更に、液体状になった埋包材によって前記繊維束を埋包処理し、前記埋包材が液化しない温度で埋包処理された前記繊維束の切削端面を薄片状に切削する」技術を新たに開発するに至った。

しかしながら、ここで問題となったのは、一本々々の細い単繊維が多数束ねられた繊維束の内部までどのようにすれば埋包材を含浸させることができるのかという点であった。ところが、この点に関しては、繊維束を液体状の埋包材が進入しやすいように小繊維束に分け、更に、埋包材として常温で液状となる水のような極めて低溶融粘度の液体を採用することによって、繊維束の内部にまで良好に埋包処理することができのではないかと着想するに至った。更に、このような水のような液体に対して、優れた濡れ性、浸透性、消泡性あるいは分散性を有する界面活性剤を添加するようにすれば、更に良好に繊維束の内部にまで液状の埋包材を進入させることができ、このような状態を維持したままで、固体状埋包材へと相変化させることによって、繊維束を構成する単繊維群を極めて良好に固定することができ、良好な被削体を製造することができることをも想到し本発明を完成するに至ったものである。

ここに、以上に述べた目的を達成することができる本発明として、「長単繊維群を互いに並行して引き揃えて束ねた複数の小繊維束を互いに接触しないように分割配列した繊維束を形成し、加熱によって固体状態から液体状態へと相変化する埋包材を液体状にし、液体状態の前記埋包材中に前記繊維束を浸漬して前記繊維束の周囲を囲繞させながら前記単繊維群間へ液体状態の前記埋包材を進入させ、浸漬した前記繊維束を真空状態あるいは加圧状態にして、前記埋包材を液体状態から固体状態へ相変化させて埋包処理を行った被切削材を作製し、前記被切削材に含まれる埋包材が固体状態から液体状態へと相変化を起こさない温度に維持しながら前記被切削材を切削刃によって単繊維の配列方向に対して直角方向へ薄膜状に切削し、薄膜状に切削した被切削材から前記埋包材を加熱して液体状態へ戻して埋包材を除去し、繊維長が０．００５〜１ｍｍの極短繊維を製造することを特徴とする極短繊維の製造方法」が提供される。

その際、請求項２に記載の発明のように、「液体状に相変化した前記埋包材による前記小繊維束中心部への最大要進入距離が５ｍｍを超えないように小繊維束を形成することを特徴とする、請求項１記載の極短繊維の製造方法」とすることが、小繊維束を良好に埋包処理することができるために好ましい。

また、請求項３に記載の発明のように、「前記小繊維束が扁平であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の極短繊維の製造方法」とすることが好ましい。

また、請求項４に記載の発明のように、「前記小繊維束が１万〜１０００万ｄｔｅｘであることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の極短繊維の製造方法」とすることが好ましい。

また、本発明においては、請求項５に記載の発明のように、「前記埋包材が界面活性剤を混合した水であることを特徴とする請求項１〜３記載の極短繊維の製造方法」とすることが好ましい。

また、請求項６に記載の発明のように、「液体状に相変化した前記埋包材が界面活性剤を混合した水であることを特徴とする、請求項１〜５の何れかに記載の極短繊維の製造方法」とすることが好ましい。

また、請求項７に記載された発明のように、「液体状に相変化した前記埋包材中に溶存する気体成分を除去する煮沸処理することを特徴とする、請求項１〜６の何れかに記載の極短繊維の製造方法」とすることが好ましい。

また、請求項８に記載の発明のように、「前記繊維束を構成する長単繊維群の間に介在する空気を真空吸引によって追い出す脱泡処理を埋包処理前あるいは埋包処理中に行うことを特徴とした、請求項１〜７の何れかに記載の極短繊維の製造方法」とすることが好ましい。

そして、請求項９に記載の発明のように、「液体状態に相変化した埋包材中に浸漬した繊維束を相変化させて固体状態に戻す際の処理時間を８時間から４８時間とすることを特徴とする、請求項１〜９の何れかに記載の極短繊維の製造方法」とすることが好ましい。

本発明の極短繊維の製造方法によれば、細長くて柔軟な性質を有する単繊維を多数束ねた繊維束を切削する際に、わずかな力を付与してもその力の作用方向へ変形してしまう単繊維群からなる繊維束を小繊維束に分けることで、繊維束の繊度が大きい場合でも、その内部まで埋包材を含浸させ、埋包することができるので、切削加工を行うのに好都合な被切削物の前処理体とすることができる。

しかも、本発明の製造方法では、埋包材は加熱によって、容易に気化又は液化するため、得られた極短繊維から容易かつ完全に分離除去できる。特に、埋包材として水を使用した場合には、得られた極短繊維を脱水工程と乾燥工程へ供給するだけで、容易に分離除去できる。また、埋包材として、界面活性剤を混合した水を使用することで、繊維束内部まで埋包材がより浸透しやすくなるため、繊維束をより拘束することが可能となる。また、埋包材を煮沸処理した水とすることで、水の中に溶解した気体成分を放出することができるため、冷却、固化時に繊維束内部に気泡が生じることがなく、繊維束を拘束することが可能となる。

さらには、埋包材が気化状態、液化状態にて真空状態とすることで繊維束内部の含有空気を除去できるので前記同様に冷却、固化時に繊維束内部に気泡が生じることがなく、繊維束を拘束することが可能となる。

また、以上に述べたようにして埋包処理された繊維束の端面を切削刃によって薄片状に切削すれば、１ｍｍ以下の極短繊維を製造することができ、特に従来法では極めて困難であった切断繊維長が０．１ｍｍ未満の極短繊維を繊維長のバラツキが少なく、しかも、良好な切削面を形成させながらミスカットすることなく、確実かつ容易に製造することができる。

本発明によって製造しようとする極短繊維は、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィンなどのポリマーからなる合成繊維、あるいは２種以上のポリマーを組み合わせた複合合成繊維からも得ることができるが、特にこれらに限定されるわけではない。つまり、絹糸、綿糸、麻糸などの天然繊維、あるいはセルロース繊維、アセテート繊維などのような半合成繊維からも得ることができる。

一般に、繊維長が１ｍｍから数十ｍｍにカットされた短繊維は、その長単繊維（“フィラメント”ともいう）の繊度が０．００１〜１０ｄｔｅｘと非常に小さな単繊維群を束ねた繊維束を短く切断して製造される。しかしながら、このような長単繊維は、一本々々は非常に細くて柔軟であって、切断力が作用する方向に容易に変形して逃げてしまうために、０．１ｍｍ未満の繊維長を有する極短繊維を製造するのは容易ではない。

そこで、本発明においては、埋包材を使用して繊維束を埋包材中に埋め込んで一体化することによって、繊維束を構成する長単繊維を埋包材によって固定して運動の自由度を拘束して、長単繊維が容易に動くことができない状態を現出させるのである。このような繊維束の埋包処理に当っては、埋包材によって拘束されない長単繊維の出現を防止するために、繊維束の内部へ液体状の埋包材が容易に進入できるような形態とすることが肝要である。そこで、本発明においては、液体状にした埋包材を繊維束の内部にまで隈なく進入させて長単繊維の運動の自由度を拘束することを一大特徴とするものであって、この本発明の一大特徴に関して、以下、図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明の極短繊維の製造方法における繊維束に埋包材を付与する一形態を模式的に例示した一部に断面を施した正面図である。また、図２は図１におけるＡ−Ａ矢視方向の平断面図をそれぞれ示し、図２（ａ）は扁平した矩形状の横断面（繊維の長手方向に対して直角方向の断面）を有する小繊維束の実施形態例、また、図２（ｂ）は扁平していない円形状の横断面を有する小繊維束の実施形態例をそれぞれ示したものである。なお、これら図中に示した参照符号に関しては、１は小繊維束、２は埋包材、３は容器、３ａは液体状に相変化した埋包材の注入口、そして、４は把持部材をそれぞれ示す。

ここで、前記小繊維束１は、長単繊維群を並列させて互いに直線状に引き揃えた状態で集束した後、小繊維束１の長さが一定長になるように両端を切断することによって作製されたものである。なお、小繊維束１を構成する単繊維群を互いに並行して引き揃える方法については、特に限定する必要は無いが、例えば、複数の単繊維を有するマルチフィラメント糸条を周知の綛巻きなどの方法により、一定張力を付与しながら綛枠上に巻き取ることによって得られる。

次に、前述のようにして作製された複数の小繊維束１に対して、各小繊維束１の両端をそれぞれ把持して固定する把持部材４によって小繊維束１群を固定する。このとき、把持部材４に把持されて固定された小繊維束１群は、液体状に相変化した埋包材が各小繊維束１を囲繞してその内部に進入できるように、隣接する小繊維束１間に適当な間隔Ｗをおいて配置することが肝要である。なお、この間隔Ｗは使用する埋包材によって繊維束間へ進入する難易度が異なるために、適宜最適な値を実験によって決めればよい性質のものであるが、例えば、液体状に相変化した水を使用する場合には、０．５ｍｍ以上とすることが好ましく、特に、好ましくは２ｍｍ以上とすることが望ましい。

本発明においては、各小繊維束１を構成する長単繊維群の運動の自由度を埋包材によって固定して拘束するために、液体状に相変化した埋包材２が小繊維束１群の外周を囲繞するように各小繊維束１間へ導入された後、これら各小繊維束１の最深の中心部まで容易に到達できることが肝要である。そこで、これを具現化するために、液体状に相変化した埋包材２が各小繊維束１の最深中心部へ進入する際に要する“最大要進入距離”が問題となる。そこで、本発明で言う前記“最大要進入距離”について、図３を参照しながら説明する。この図３において、図３（ａ）は、その横断面が扁平矩形形状を有する小繊維束１の場合、図３（ｂ）は、その横断面が扁平な楕円形状を有する小繊維束１の場合をそれぞれ例示したものである。なお、Ｌは中心線を示す。

この２つの実施形態において、液体状に相変化した埋包材２は各小繊維束１が所定の間隔Ｗをおいて互いに接触しないように配列されているため、埋包材２は小繊維束１の外周を容易に囲繞することができる。そこで、次に問題となるのは、このようにして各小繊維束１の外周を取り囲んだ埋包材２が各小繊維束１の最深の内部にも容易に到達できることが肝要となる。このとき、図３（ａ）の実施形態では、“最大要進入距離ｄ_ｍａｘ”は、図示したように横断面の長手方向に沿って、同一の値をとるが、図３（ｂ）の場合には、図示したように、横断面における小繊維束１の厚みが最も大きくなる位置において最大要進入距離ｄ_ｍａｘを採ることとなる。

なお、本発明で言う“扁平”とは、繊維束の横断面（繊維束を構成する長単繊維の長手方向に対して直角方向の断面）で見た場合に、平たく伸びた方向の最大長（“横方向長さ”という）と、これと直角方向の最小長（“縦方向長さ”という）との比（“縦横比＝縦方向長さ／横方向長さ”という）が１／３以下のものを指すものとする。例えば、前記“縦横比”を図３（ａ）と図３（ｂ）の実施形態で具体的に説明すると、図３（ａ）の矩形状横断面を有する繊維束では、“縦横比”は“短辺長／長辺長”で与えられ、図３（ｂ）の楕円状横断面を有する繊維束においては、“縦横比”は“短径の長さ／長径の長さ”で与えられる。

本発明では、埋包材２が小繊維束１の最深中心部まで容易に進入できるようにすることが肝要であるため、最大要進入距離ｄ_ｍａｘが、５ｍｍを超えないようにすることが肝要である。何故なら、０．００１〜１０ｄｔｅｘと細い長単繊維を集束した場合、これら長単繊維間の隙間は極微小となるために、埋包材２がその内部まで十分進入することができなくなるためである。したがって、埋包材２が小繊維束１の最深部まで進入するためには、小繊維束１の厚みを大きくすることができず、その故に、最大要進入距離ｄ_ｍａｘが５ｍｍを越えないようにすることで、この問題が解決できるからである。

なお、その際、各小繊維束１が密着して配列されている状態では、埋包材２が各小繊維束１の内部まで進入することが難しくなるため、各小繊維束１が互いに接触することなく、配置されていればその配置については特に制限はない。なお、このような小繊維束の好ましい配置例を挙げるならば、図３（ｂ）のように小繊維束１の横断面が円形上である場合には、図示した格子配置以外に、例えば、円周配置、千鳥配置などの任意配置を、本発明の前述の主旨が満足される限りにおいて適宜選択できる。

次に、前記の複数の小繊維束１から成る小繊維束群を束ねて新たに形成した繊維束の繊度としては、１万〜１０００万ｄｔｅｘとすることが好ましい。なぜなら、この繊維束の繊度が１万ｄｔｅｘより小さい場合は、一個の繊維束から切削によって得られる短繊維の時間当たりの生産量が少なく、生産性が悪くなって、これを補うためには多くの小繊維束１群を束ねた新たな繊維束を生産する必要があるからである。また、これと共に、切削装置（図示せず）の台数も対応させて増やす必要があるため、切削装置の製作費用が増大し、本発明により切断に対して良好な小繊維束を作製したとしても、経済的な観点からメリットが生じ難いのである。他方、繊維束の繊度が１０００万ｄｔｅｘを超える場合は、繊維束の大きさが非常に大きくなるため、それに伴い、切削装置も大型化し、切削装置の費用が高くなりすぎるので、これについても経済的な観点から好ましくない。

本発明においては、以上に述べたように、小繊維束１の横断面形状とこれらの配置が重要な要素となるが、埋包材２についても好ましい性質が要求される。そこで、以下に、埋包材２として要求される好ましい性質について説明すると共に、これを具現化するための具体的な実施態様について説明する。

先ず、本発明の埋包材２として要求される基本的な性質は、無定形状を呈しなながら流動状態となる液体に相変化できることであって、このような性質を有することによって、容易に小繊維束１を囲繞してこれを包み込むようにその外周から長単繊維群の僅かな間隙中へ進入できるのである。このため、本発明に使用する埋包材としては、例えば水のように冷却すると液体から氷という固体へと相変化を起こすような材料を使用する。そうすると、埋包材２を加熱して液体のような無定形でかつ低粘度の流動状態とすることによって、繊維束を囲繞するように繊維束の形状に沿って自由に変形でき、しかも、低粘度であるために繊維束を構成する長単繊維群間へ容易に進入することができる。

そして、このような状態で、埋包材２が固化する温度以下に冷却すれば、繊維束を構成する小繊維束１群は埋包材２によって一体化された状態で固化するために、例え長単繊維に切削力が作用しても、暖簾に腕押しといった風に単繊維が容易に切削刃から逃げてしまうことも無く、大きな力を作用させることができる状態を現出することができる。

以上に述べたように、本発明は、液体状態に相変化する埋包材２によって繊維束を埋包処理することを一大特徴とするが、このような埋包材２としては、水を使用することが特に好ましい。また、水以外にもパラフィンを好適に使用することができ、更には、埋包処理する繊維よりも大幅に低い分子量を有する熱可塑性樹脂を使用することができる。なお、このような低分子量の熱可塑性樹脂としては、その溶融温度と溶融粘度とが低く、製造する極短繊維と容易に分離できるものであれば特に限定されるものではないが、例えば低重合ポリエステル、低重合ポリスチレン、低重合ポリエチレンなど、周知の低分子量の熱可塑性樹脂を適宜使用条件に合わせて使用することができる。

本発明においては、極短繊維の製造時において、切削した極短繊維と埋包材２とを容易かつ完全に切削後に分離できることも大きな特徴である。したがって、これらを容易かつ完全に分離するために、かつ容易に入手できるとともに費用が安い埋包材２として、水を使用することが好ましい。何故ならば、水は極めて低粘度である上に、氷結させて埋包材として使用する場合には、氷を０゜Cよりも高い温度に加熱して水に戻し、その後、乾燥工程を通過させれば、容易かつ簡単に極短繊維と埋包材とを分離することができるからである。しかも簡単な装置を使用して繊維束を容易に氷結できるため、特に好ましい。

また、本発明において好適に使用することができる埋包材２としては、長単繊維群間へ容易に進入できるような性質として、優れた浸透性及び分散性を有することが好ましい。何故ならば、このような界面活性剤は、液体状態に相変化した埋包材２（以下、この“液体状態に相変化した埋包材”を“埋包剤”とも称する）へ混合して使用すれば、小繊維束１の内部まで、埋包剤をより含浸させやすくできるからである。なお、このような埋包剤としては、界面活性剤を混合した水を特に例示することができる。

ところで、埋泡処理の対象となる小繊維束１はその内部に微小な空隙を有していることは前述したが、その空隙には、通常の状態であれば空気が介在していることは言うまでも無い。したがって、空気が小繊維束１群中にそのままの状態に存在し続けると、これら小繊維束１群を束ねる繊維束を埋包剤中にいくら浸責したとしても、長単繊維群間に介在する空気が妨げとなって小繊維束１中に埋包剤が完全に進入することができない。

したがって、埋包剤によって埋包処理を行う場合には、小繊維束１の内部に存在する空気を予め除去することが好ましく、埋包処理する容器内を真空吸引することによって、空気を容器内から追い出すことが好ましい。そして、繊維束を構成する長単繊維群の内部に存在する空気を除去した後に埋包処理を行うことで、繊維束内部へ埋包剤をより良好に含浸させることができる。そこで、この点について、かかる繊維束を製造する方法を模式的に示した図４を用いて詳細に説明する。なお、この図４において、３は図１に例示したものと同様の埋包処理を行う容器であって、更に、５は脱泡槽、６は真空吸引装置、そして、７は真空配管をそれぞれ示す。

以上のように構成される脱泡装置において、図１と図２とに例示したように、容器３中へ小繊維束１群を入れる。そして、脱泡槽５内に容器群３を入れて脱泡槽５内が気密となるように密閉した後、真空配管７を介して真空吸引装置６により脱泡槽５内の空気を吸引する。そして、真空状態にした後、埋包剤を容器３の注入口３ａから定量供給ポンプによって容器３内へ注入して、繊維束内に十分に埋包剤を進入させながら所定の量の埋包剤を各容器３に充填する。

なお、この際、真空状態とは、通常の真空吸引装置６で達成できる程度の真空度でよく、特にその真空度を制限する必要はないが、例えば１０〜３００TORR程度の真空度が好ましい。なぜなら、１０TORR以下の場合は、埋包剤として水を使用するとの蒸発が激しく、蒸発分の水を余計に使用する必要があるため好ましくない。また、３００TORRを超えると繊維束内部の気泡を十分に除去することが出来ないため好ましくない。

ただし、本発明においては、脱泡完了時点では、未だ埋包剤は液体状態にあるから、固体状態へと相変化させて固化させることで長単繊維群を埋包材２によって固定することが必要である。そこで、脱泡が完了した脱泡槽５を大気開放にし、この状態で脱泡槽５内の容器群３を冷却して、埋包剤を固化させて固体状態の埋包材２とする。

なお、前記脱泡工程で脱泡槽５へ繊維束が入った容器群３へ入れた後、脱泡槽５中の空気を真空吸引して、容器群３の内部から空気を追い出してから容器群３中へ埋包剤を注入する方法を採用した。しかしながら、このような方法とは別に、先に容器群３中に埋包剤を充填し、埋包剤を充填した容器群３を脱泡槽５内へ入れて、真空吸引する方法を採用することもできる。このとき、更に気泡を徹底的に除去する必要がある場合には、冷却槽５内を真空状態にした状態で冷却槽５内を冷却して、埋包剤を固化することもできる。また、逆に、脱泡槽５内を真空吸引するのと逆に、高圧に加圧して、埋包剤中の気泡を加圧脱泡することも好ましい態様である。更には、前述のような方法と共に、繊維と親和性を有し、かつ消泡性を有する界面活性剤を埋包剤中に混合して併用することも好ましい態様である。

また、埋包剤中に混合する界面活性剤として、衣料品の洗濯洗剤に含まれる界面活性剤を例にとって説明すると、この表面活性剤は衣料品の繊維に付着した油分や汚れ成分を取り囲み、さらに繊維と油分や汚れ成分の隙間に浸透し、最終的には、それらの油分や汚れを繊維から取り除くという役割を担っている。したがって、このような界面活性剤を埋包剤と混合して使用すれば、長単繊維群の間隙へ埋包剤を良好に浸透させることができる。そうすると、長単繊維群間の微小な間隙に埋包剤が浸透して、埋包剤が長単繊維群を濡らすと共に、長単繊維群間に残存する微少空気が未だ存在していても、界面活性剤の作用によってこの微少空気を埋包剤が取り囲んで、残存する微少空気を単離させて除去することができる。しかも、埋包剤は、長単繊維群と親和性を有するために、より良好な埋包処理を行うことができる。

なお、このような機能を有する界面活性剤としては、ポリアルキレングリコールのエステルおよびエーテルといったノニオン界面活性剤、脂肪酸、アルキルホスフェート、スルホネート、サルフェートのアルカリ金属塩などのアニオン界面活性剤、第四級アンモニウム塩などのカチオン界面活性剤、アミノカルボン酸のアルカリ金属塩やアルキルベタインなどの両性界面活性剤などを例示することができる。

また、本発明においては、埋包処理を行なう前に、埋包剤を一度煮沸処理して、埋包剤に溶解している気体成分を追い出しておくことも好ましい態様であって、このようにしておけば、埋包処理を行なっている間に、何らかの原因で埋包剤に溶解していた空気が気泡化することを防止することができる。したがって、繊維束内部に発生する気泡を抑制でき、固化した埋包材２による長単繊維群の拘束力を増強することができる。

更に、埋包剤を固体状態に相変化させて埋包材２に戻すに当っては、この工程中に繊維束内に気泡が発生するのを抑制するためには、十分な時間、例えば８時間から４８時間という長時間をかけて前記埋包剤を徐々に相変化させて固化させることが好ましい。なぜなら、８時間未満の場合は、繊維束内部の気泡が抜ける前に、埋包剤が固化してしまうので、繊維束内部に気泡が取り残された状態となるため、好ましくない。一方、４８時間を越えると、繊維束の製造に時間がかかり過ぎるため、生産効率の観点から好ましくない。なお、埋包剤が固化するまでの時間を調節する手段としては、冷却温度を調節する方法、及び段階的に冷却温度を自動で低減していく方法を適宜選択できる。

以下、実施例により本発明の極短繊維の製造方法を説明する。
［実施例１］
まず、ポリエステルからなる単繊維群を束ねて５０万ｄｔｅｘの厚みが５ｍｍである横断面が矩形状をした小繊維束を作成し、隣り合う各小繊維束の間隔を２ｍｍの間隔で４個並列して配置した繊維束を作成し、これを容器内に充填された煮沸処理水中に浸漬した状態で−１２℃の雰囲気温度で１５時間かけて氷結させ、繊維束を得た。
［実施例２］
実施例１において、イソステアリン酸石けんを水に対して３重量％混合したものを埋包材とし、−１５℃の雰囲気温度で１２時間かけて氷結させ、繊維束を得た。
［実施例３］
実施例１において、小繊維束群をポット内に充填された水中に浸責した状態で、１０ＴＯＲＲの真空状態を１分間保持し、その後大気開放した状態で−１８℃の雰囲気温度で８時間かけて氷結させ、繊維束を得た。

［比較例１］
実施例１において、小繊維束の厚みを１０ｍｍとした。
［比較例２］
実施例１において、−３０℃の雰囲気温度で４時間かけて氷結させ、繊維束を得た。

以上の実施例１〜３、比較例１〜２で得た繊維束をギロチンカッター（小野打製作所、型式：Ｄ１００）にて０．０５ｍｍの切断長となるように調整し、１時間切断をした。そして、切断後のサンプルから任意に２００ヶを抽出し、顕微鏡にて切断長を測定し、切断長が、０．１５ｍｍ以上のミスカット品の有無を調べた。表１に得られた短繊維のミスカット品有無を示す。

表１に見られるように、実施例１〜３はミスカットの発生は無く、優れていることがわかる。一方、比較例１は小繊維束の厚みが厚すぎるため、その内部まで水が含浸しなかったため、繊維を拘束することができず、ミスカットが発生した。また、比較例２は、埋包材の固化時間が短いため、繊維束の内部に気泡が残存したため、比較例１と同様にミスカットが発生した。

本発明の製造方法によって得られる繊維束は、その繊維長が１ｍｍ以下、特に０．１ｍｍ未満に切削するような、例えば特開平１１−２４１２２３号公報に記載されているような極短の光学干渉性繊維を接着剤中に混入してこれを塗料として使用したり、化粧品に混入させたりして使用したり、あるいはフロック加工用、印刷機のトナー原料などの用途に使用するための極短繊維を製造する際の被切削物の前処理方法として期待できる。

本発明の繊維束を埋包処理する様子を説明するための模式的に例示した説明図である。 図１におけるＡ−Ａ矢視方向の断面図であって、図（ａ）は横断面が矩形状の小繊維束群の実施形態例、図（ｂ）は横断面が円形の実施形態例をそれぞれ示す。 埋包剤が小繊維束の内部に良好に進入することができる限界距離である最大要進入距離を説明するための模式説明図である。 小繊維束群中に含まれる気泡を除去するための方法を説明するために模式的に例示した説明図である。

符号の説明

１：小繊維束
２：埋包材
３：容器
４：把持部材
５：脱泡槽
６：真空吸引装置
７：真空配管

Claims (9)

1. 長単繊維群を互いに並行して引き揃えて束ねた複数の小繊維束を互いに接触しないように分割配列した繊維束を形成し、加熱によって固体状態から液体状態へと相変化する埋包材を液体状にし、液体状態の前記埋包材中に前記繊維束を浸漬して前記繊維束の周囲を囲繞させながら前記単繊維群間へ液体状態の前記埋包材を進入させ、浸漬した前記繊維束を真空状態あるいは加圧状態にして、前記埋包材を液体状態から固体状態へ相変化させて埋包処理を行った被切削材を作製し、前記被切削材に含まれる埋包材が固体状態から液体状態へと相変化を起こさない温度に維持しながら前記被切削材を切削刃によって単繊維の配列方向に対して直角方向へ薄膜状に切削し、薄膜状に切削した被切削材から前記埋包材を加熱して液体状態へ戻して埋包材を除去し、繊維長が０．００５〜１ｍｍの極短繊維を製造することを特徴とする極短繊維の製造方法。
2. 液体状に相変化した前記埋包材による前記小繊維束中心部への最大要進入距離が５ｍｍを超えないように小繊維束を形成することを特徴とする、請求項１記載の極短繊維の製造方法。
3. 前記小繊維束が扁平であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の極短繊維の製造方法。
4. 前記小繊維束が１万〜１０００万ｄｔｅｘであることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の極短繊維の製造方法。
5. 液体状に相変化した前記埋包材が水であることを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載の極短繊維の製造方法。
6. 液体状に相変化した前記埋包材が界面活性剤を混合した水であることを特徴とする、請求項１〜５の何れかに記載の極短繊維の製造方法。
7. 液体状に相変化した前記埋包材中に溶存する気体成分を除去する煮沸処理することを特徴とする、請求項１〜６の何れかに記載の極短繊維の製造方法。
8. 前記繊維束を構成する長単繊維群の間に介在する空気を真空吸引によって追い出す脱泡処理を埋包処理前あるいは埋包処理中に行うことを特徴とした、請求項１〜７の何れかに記載の極短繊維の製造方法。
9. 液体状態に相変化した埋包材中に浸漬した繊維束を相変化させて固体状態にする際の処理時間を８時間から４８時間とすることを特徴とする、請求項１〜８の何れかに記載の極短繊維の製造方法。

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