JP4292893B2 - ポリマーアロイ捲縮糸 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、易溶解性ポリマーが凝集した粗大ポリマー粒子をほとんど含まず分散均一性に優れ嵩高で捲縮品位良好なポリマーアロイ捲縮糸に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ナイロン６(Ｎ６)やナイロン６６(Ｎ６６)に代表されるポリアミド繊維やポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)やポリブチレンテレフタレート(ＰＢＴ)に代表されるポリエステル繊維は力学特性や寸法安定性に優れるため、衣料用途のみならずインテリアや車両内装、産業用途等幅広く利用されている。また、ポリエチレン(ＰＥ)やポリプロピレン(ＰＰ)等に代表されるポリオレフィン繊維は軽さを活かして産業用途に幅広く利用されている。
【０００３】
しかし、単一のポリマーからなる繊維ではその性能に限界があるため、従来から共重合やポリマーブレンドといったポリマー改質、また複合紡糸や混繊紡糸による機能の複合化が検討されてきた。中でも、ポリマーブレンドは新しくポリマーを設計する必要が無く、しかも単成分紡糸機を用いても製造が可能であることから特に活発な検討が行われてきた。
【０００４】
ところで、繊維に軽量感や吸水性を付与することを目的として、従来から中空繊維や多孔繊維の検討もなされてきた。中空繊維については高中空率を目指して開発が進められたが、仮撚り加工等で中空が潰れてしまう問題があった。このため、最近、水溶性ポリマーとの複合繊維を利用した多島中空繊維も開発されているが、中空径が１μｍ以上であるため中空部のポリマー／空気界面での可視光の散乱が多くなり、繊維の発色性が著しく低下する問題があった。
【０００５】
一方、サブμｍレベルの細孔を多数有する多孔繊維も検討されているが、この時は複合紡糸ではなくポリマーブレンド紡糸が利用されてきた。例えば、ナイロンに親水基共重合ＰＥＴをブレンドして繊維化し、これから共重合ＰＥＴを溶出することで多孔ナイロン繊維が得られることが知られている(特許文献１)。これにより、サブμｍレベルの表面凹凸や細孔が形成されるためパール様光沢が得られるのであるが、逆に発色性は著しく低下してしまう問題があった。これは、細孔サイズが可視光の波長レベルであり、しかも細孔が多数あるため、多島中空繊維に比べても可視光の散乱が多くなるためである。また、細孔サイズが可視光より小さい細孔を有する例(特許文献２)もあるが、実際にはブレンド繊維中でＰＥＴの粗大な凝集粒子が存在し、この凝集粒子が溶出されサブμｍ〜１μｍレベルの粗大孔となるため、やはり特許文献１同様に発色性低下の問題があった。実際、該文献２ページ目左上下から７行目には「ポリアミド中にポリエステル成分が大部分０．０１〜０．１μの太さのすじとして存在し、溶出後もほぼその大きさの空洞が存在している。」と記載されており、ＰＥＴ凝集粒子の存在が暗示されている。この他にもナイロン／ＰＥＴブレンド繊維を利用した多孔繊維の例(特許文献３、４)があるが、ナイロン中でのＰＥＴの分散サイズばらつきが大きく、０．１〜１μｍ近くまでの分布を持つものであり、粗大孔による発色性低下の問題を解決できなかった。
【０００６】
上記公知技術のように、海島構造を持つポリマーブレンド繊維において、島ポリマーをサブμｍ以下まで超微分散化しようとすると、島ポリマーは本来非相溶であるため熱力学の基本法則に従い表面自由エネルギーを最小にするために、どうしても粗大な凝集ポリマー粒子を形成しやすくなってしまう。それにより、多孔繊維にした際に発色性が低下する問題は避けられないものであった。また、このような粗大な凝集ポリマー粒子を含んだものは、紡糸工程で安定したドラフトが掛けにくく糸斑のが出来やすいため、後に仮撚加工を施しても毛羽、未解撚の発生によって品位が低下したり、高捲縮糸を得ることは困難であった。
【０００７】
また、特に島ポリマーにアルキレングリコール誘導体のような融点や軟化点が１００℃以下のものを用い、これが粗大な凝集粒子となると、捲縮や撚糸といった糸加工や布帛加工時の熱によって単繊維間の融着が発生し、断糸、毛羽、品位低下等のトラブルとなってしまう問題もあった。実際、捲縮加工の一種である仮撚り加工ではヒーター温度は１６０〜２２０℃程度、布帛加工ではヒートセット温度は１６０〜１８０℃程度が採用される場合が多く、島ポリマーに低融点ポリマーを用いた場合には粗大な凝集粒子は致命的な欠点となっていた。
【０００８】
ところで、ＰＥＴにエチレンナフタレートを多量に共重合した共重合ポリエステルにポリエーテルイミド(ＰＥＩ)を多量ブレンドする極めて限定された特殊なポリマーアロイ繊維とすることで、通常は、ブレンドポリマーが筋状に分散するのに対し、このポリマーアロイ繊維中ではブレンドポリマー(ＰＥＩ)が粒状に分散するという極めて例外的なポリマーアロイ形態とすることで、ＰＥＩが共重合ポリエステル中に数十ｎｍオーダーで分散できることが知られていた(特許文献５)。しかしながら、該公報では混練温度や紡糸温度はＰＥＩの溶融温度に合わせ、それぞれ３２０℃、３１５℃と共重合ポリエステルには高すぎるものとなっており、共重合ポリエステルの熱分解が著しく、糸斑が極めて大きくしかも強度の低い繊維しか得られなかった。このため、これに仮撚り加工等の捲縮加工を施しても糸切れや毛羽が多発し、実質的に捲縮加工を施すことができなかった。また、わずかに捲縮加工できたとしても、原糸であるポリマーアロイ繊維の糸斑が大きいため、未解撚が多発し、満足な捲縮性能を得ることができなかった。
【０００９】
このように、超多孔繊維としても発色性を低下させず、粗大なポリマー凝集粒子をほとんど含まず分散均一性に優れ、嵩高で捲縮品位良好なポリマーアロイ捲縮糸が求められていた。
【００１０】
【特許文献１】
特開平２−１７５９６５号公報(１〜５ページ)
【００１１】
【特許文献２】
特開昭５６−１０７０６９号公報(１〜３ページ)
【００１２】
【特許文献３】
特開平８−１５８２５１号公報(１〜７ページ)
【００１３】
【特許文献４】
特開平８−２９６１２３号公報(１〜７ページ)
【００１４】
【特許文献５】
特開平８−１１３８２９号公報(７〜１０ページ)
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来のポリマーブレンド繊維とは異なり、粗大なポリマー凝集粒子をほとんど含まず分散均一性に優れ嵩高で捲縮品位良好なポリマーアロイ捲縮糸を提供するものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、難溶解性ポリマーが海、易溶解性ポリマーが島の海島構造を形成し、島成分全体に占める直径２００ｎｍ以上の島ポリマーの面積比が３％以下で、ＣＲ値が２０％以上であるポリマーアロイ捲縮糸、または溶解性の異なる２種以上のポリマーからなり、易溶解ポリマー１層の平均厚みが０．１〜５０ｎｍであり、かつ層状構造領域を繊維横断面積あたり５０％以上有し、ＣＲ値が２０％以上であるポリマーアロイ捲縮糸により達成される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明でいうポリマーとはポリエステルやポリアミド、またポリオレフィンに代表される熱可塑性ポリマーやフェノール樹脂等のような熱硬化性ポリマー、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリルに代表される熱可塑性に乏しいポリマーや生体ポリマー等のことを言うが、熱可塑性ポリマーが成形性の点から好ましい。
【００１８】
中でもポリエステルやポリアミドに代表される重縮合系ポリマーは融点が高いものが多く、より好ましい。ポリマーの融点は１６５℃以上であると耐熱性が良好であり好ましい。例えば、ポリ乳酸(ＰＬＡ)は１７０℃、ＰＥＴは２５５℃、Ｎ６は２２０℃である。また、ポリマーには粒子、難燃剤、帯電防止剤等の添加物を含有させていても良い。
【００１９】
またポリマーの性質を損なわない範囲で他の成分が共重合されていても良いが、難溶解性ポリマーとしてはポリマー本来の耐熱性や力学特性を保持するためには共重合率は５ｍｏｌ％あるいは５重量％以下であることが好ましい。また、ポリマーの分子量は、繊維形成能や力学特性の点から数平均分子量で１万〜５０万であることが好ましい。特に衣料、インテリア、車両内装等に用いる場合には、難溶解性ポリマーとしては共重合率が５ｍｏｌ％または５重量％以下の相対粘度２以上のＮ６、Ｎ６６、極限粘度０．５０以上のＰＥＴ、ポリトリメチレンテレフタレート(ＰＴＴ)、ＰＢＴ、ＰＬＡがより好ましい。ただし、易溶解性ポリマーは後で除去することを考慮すると、本願目的を達成する範囲であれば数平均分子量は３０００以上であっても良い。
【００２０】
本発明では、２つの様態のポリマーアロイ捲縮糸があるが、第１の様態は、難溶解性ポリマーが海、易溶解性ポリマーが島の海島構造ポリマーアロイである。これにより、易溶解性ポリマーを溶剤で除去することで多孔性繊維を容易に得ることができるのである。ここで海島構造とは２種以上のポリマーが相分離構造を採り、メジャー成分あるいは低粘度成分がマトリックス、マイナー成分あるいは高粘度成分がドメインとなる構造を言うものである。その一例を図１(繊維横断面ＴＥＭ写真)に示すが、濃い部分が難溶解性ポリマー、淡い部分が易溶解性ポリマーである。なお、相溶性の比較的良いポリマーアロイ系では、島が１０ｎｍ程度まで超微細化され、これらが一部集合した数珠状の島形状を採る場合もある(図５)。ポリマーアロイ繊維中のポリマー種類は溶解性の異なる２種以上であれば良く、必要に応じて難溶解性ポリマー、易溶解性ポリマーの種類を増やすことができ、また相溶化剤を併用することももちろん可能である。
【００２１】
さらに、直径２００ｎｍ以上の島、すなわち粗大な凝集ポリマー粒子の存在比が島成分全体に対し面積比で３％以下であることが重要である。可視光の波長は４００〜８００ｎｍ程度であるため、直径２００ｎｍ以上の島がほとんど存在しないことにより、多孔性繊維とした時の発色性低下を著しく低減することができるのである。ここで、島はややひずんだ楕円形状となる場合があり必ずしも真円とは限らないため、直径は島面積から円換算で求めたものとする。また、島全体に対する面積は、繊維断面中に存在する全ての島ポリマーを合計した面積であり、繊維断面観察やポリマーブレンド比から見積もることができる。直径２００ｎｍ以上の島ポリマーの面積比は好ましくは１％以下である。より好ましくは直径１００ｎｍ以上の島ポリマーの面積比は３％以下であり、さらに好ましくは直径１００ｎｍ以上の島ポリマーの面積比は１％以下である。
【００２２】
さらに、捲縮特性の指標であるＣＲ値が２０％以上であることが重要である。ここでＣＲ値とは以下のようにして定義されるものである。すなわち、繊維糸条をかせ取りし、無荷重下にて難溶解性ポリマーがナイロンの場合は６０℃、ポリエステルの場合は９０℃の水で２０分間処理し、その後、一昼夜風乾させたものを水中で０．００１８ｃＮ／ｄｔｅｘ(2mg／デニール)の初荷重と０．０８８ｃＮ／ｄｔｅｘ(0.1g／デニール)の伸長荷重を掛け２分後のかせ長を測定し(Ｌ１(mm))、その後伸長荷重を除重してから２分後のかせ長を測定する(Ｌ２(mm))。そして、以下の式にしたがい計算を行う。
【００２３】
ＣＲ値(％)＝[(Ｌ１−Ｌ２)／Ｌ１]×１００
本発明のようにポリマーアロイ捲縮糸のＣＲ値が２０％以上であれば該ポリマーアロイ捲縮糸を製織、製編などして布帛化し易溶解性ポリマーを除去した繊維製品はウールや綿などの天然繊維のように嵩高なものとなる。ＣＲ値は好ましくは３０％以上、より好ましくは４０％以上である。
【００２４】
また、島の平均直径が１〜１００ｎｍであると、島ポリマーを除去することにより従来の多孔繊維よりも孔サイズの小さなナノポーラスファイバーが得られるため好ましい。細孔サイズがナノレベルになると、可視光の散乱がほとんど起こらなくなるために発色性が著しく向上するだけでなく、有害な紫外線を大きく散乱するようになり、ＵＶカットという新たな機能が発現する。さらに、繊維表面積が飛躍的に増大するために、従来の多孔繊維では予想できなかった優れた吸湿性や吸着性が発現するという大きな利点がある。島の平均直径は、より好ましくは１〜５０ｎｍである。
【００２５】
上記のように島ポリマーが均一に超微分散化することによって、島ポリマーに低融点や低軟化点のポリマーを用いても、高温処理が行われる捲縮加工や撚糸等の糸加工や布帛加工の工程通過性を向上し、さらに得られる製品の品位も向上できるという利点もある。
【００２６】
本発明の第２の様態は、溶解性の異なる２種以上のポリマーからなり、１層の平均厚みが０．１〜５０ｎｍであり、かつ層状構造領域を繊維横断面積あたり５０％以上有し、ＣＲ値が２０％以上であるポリマーアロイ捲縮糸である。ここで層状構造とは、繊維横断面を透過型電子顕微鏡(ＴＥＭ)で観察した時、以下の状態を示すものである。すなわち、ブレンドされた異種ポリマー同士が層を形成し互いに入り組み合って存在している状態である(図７、繊維横断面ＴＥＭ写真)。ここで、ＴＥＭのサンプルは、濃い部分が難溶解性ポリマー、淡い部分が易溶解性ポリマーである。また、層を形成するという点でいわゆる海海構造(図１０、繊維横断面ＴＥＭ写真)とも明確に区別されるものである。海海構造はポリマーブレンドにおいて海／島が逆転する近傍のブレンド比で現れる極めて不安定な構造であり、当然この領域では安定紡糸を行うのは極めて困難である。
【００２７】
ここで、繊維横断面に占める層状構造領域の割合は５０％以上であることが重要である。これにより、後述するようなナノポーラスファイバーの形成が容易となり合成繊維の永年の課題であった吸湿・吸着性に優れた繊維を得ることができるとともに、力学特性や耐熱性を著しく向上することが可能なのである。繊維横断面に占める層状構造の割合は好ましくは９５％以上である。なお、ここで繊維横断面に占める層状構造領域の割合は繊維横断面のＴＥＭ写真から求めることができる。例えば、図８に示すように、点線で囲んだ部分が層状構造領域であり、それ以外(繊維表層部分)は海島構造である。この場合には、繊維横断面積と層状構造部分の面積から、繊維横断面に占める層状構造の割合を計算することができる。
【００２８】
ここで、繊維横断面方向における易溶解性ポリマー１層の平均厚みは１〜５０ｎｍであれば、異種ポリマーが十分超微分散しており、ブレンドポリマーの性能を十分発揮できる点から好ましい。また、この層は繊維長手方向には筋として伸びているものである(図９、繊維縦断面ＴＥＭ写真)。
【００２９】
本発明のポリマーアロイ捲縮糸において易溶解性ポリマーはアルカリ易溶解性ポリマーであると、島ポリマー除去による多孔化工程を通常の繊維の後加工工程であるアルカリ処理工程を利用できるため好ましい。例えば、易溶解性ポリマーとしてポリスチレン等の有機溶媒溶解性ポリマーを用いた場合は防爆設備が必要であることを考えると大きなメリットである。易溶解性ポリマーは熱水可溶性ポリマーであると、繊維の精練工程で島ポリマー除去できるためさらに好ましい。アルカリ易溶解性ポリマーとしては例えばポリエステルやポリカーボネート等を挙げることができ、熱水可溶性ポリマーとしては親水基を多量に共重合したポリエステル、またアルキレンオキサイドやポリビニルアルコール、またそれらの変性物等を挙げることができる。
【００３０】
難溶解性ポリマーと易溶解性ポリマーのブレンド比は特に制限は無いが、本発明のポリマーアロイ捲縮糸からナノポーラスファイバーを得る場合には難溶解性ポリマーのブレンド比を４０〜９５重量％とすることが好ましい。難溶解性ポリマーのブレンド比は、より好ましくは７０〜９０重量％である。
【００３１】
また、本発明のポリマーアロイ捲縮糸は粗大な凝集ポリマー粒子を含まないため紡糸工程が公知技術(特許文献１〜４)よりも安定化し、糸斑の小さな繊維が得られやすいという特徴を有する。糸斑はウースター斑(Ｕ％)で評価することが可能であるが、ポリマーアロイ捲縮糸の加工原糸のＵ％を０．１〜５％とすると、後に行う仮撚等の捲縮加工工程で毛羽、未解撚の発生を抑制することができ本発明の目的である嵩高で捲縮品位が良好な捲縮糸を得ることができ、得られた捲縮糸のＵ％も０．１〜５％とすることができ好ましい。また、アパレルやインテリア、車両内装等の繊維製品にした際、染色斑が小さく品位の高い物が得られ好ましい。特に仮撚り加工の場合はＵ％の小さな原糸を用いることで解撚工程が安定化するため、高捲縮でしかも未解撚などの無い品位の良い仮撚り加工糸が得られるのである。捲縮糸および捲縮加工原糸のＵ％はより好ましくは０．１〜２％、さらに好ましくは０．１〜１．５％である。また、特にアパレル用途で杢調を出す場合には、Ｕ％が３〜１０％の太細糸とすることもできる。
【００３２】
本発明のポリマーアロイ捲縮糸の強度は２ｃＮ／ｄｔｅｘ以上とすることで、撚糸や製織・製編工程等での工程通過性を向上することができ好ましい。強度は好ましくは３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。また、伸度は１５〜７０％であれば、やはり撚糸や製織・製編工程等での工程通過性を向上することができ好ましい。
【００３３】
本発明のポリマーアロイ捲縮糸は、三葉断面、十字断面、中空断面等様々な繊維断面形状を採用することができる。また、長繊維、短繊維、不織布、熱成形体等様々な繊維製品形態を採ることができる。そして、シャツやブルゾン、パンツ、コートといった快適衣料用途のみならず、カップやパッド等の衣料資材用途、カーテンやカーペット、マット、家具等のインテリア用途、さらにフィルター等の産業資材用途、車両内装用途にも好適に用いることができる。
【００３４】
本発明のポリマーアロイ捲縮糸の製造方法は特に制限されるものではないが、例えば下記のような方法を採用することができる。
【００３５】
すなわち、難溶解性ポリマーと易溶解性ポリマーを溶融混練し、難溶解性ポリマーおよび／または易溶解性ポリマーが微分散化した難溶解性ポリマー／易溶解性ポリマーからなるポリマーアロイを得る。そして、これを溶融紡糸後、仮撚等の捲縮加工を施すことにより本発明のポリマーアロイ捲縮糸を得ることができる。ここで、溶融混練方法が重要であり、押出混練機や静止混練器等により強制的に混練する事により粗大な凝集ポリマー粒子の生成を大幅に抑制することができるのである。公知技術(特許文献１〜４)ではいずれもチップブレンド(ドライブレンド)を用いているため、ブレンド斑が大きく島ポリマーの凝集を防ぐことができなかったのである。強制的に混練する観点から、混練装置としては二軸押出混練機、あるいは分割数１００万分割以上の静止混練器を用いることが好ましい。二軸押出混練機を用いる場合には、ニーディングディスクから成る混練部長はスクリュー有効長の２０〜４０％とすることで、高混練と滞留時間短縮によるポリマーの熱劣化抑制を両立させることができる。また、混練するポリマーの供給方法としては、ポリアミドとポリエステルを別々に計量、供給することで経時的なブレンド比の変動を抑制できる。この時、ペレットとして別々に供給しても、溶融状態で別々に供給しても良い。また、２種のポリマーを押出混練機の根本に供給しても良いし、一方を押出混練機の途中から供給するサイドフィードとしても良い。
【００３６】
一方、島ポリマーの再凝集を抑制する観点からポリマーアロイ形成、溶融から紡糸口金から吐出するまでの滞留時間も重要であり、ポリマーアロイの溶融部先端から紡糸口金から吐出するまでの時間は３０分以内とすることが好ましい。特にナイロンと親水基共重合ＰＥＴのアロイの場合は、親水基共重合ＰＥＴが再凝集し易いため注意が必要である。
【００３７】
また、島直径の微小化にはポリマーの組み合わせも重要であり、難溶解性ポリマーと易溶解性ポリマーの親和性を上げることで島となる易溶解性ポリマーを超微分散化し易くなる。例えば、難溶解性ポリマーとしてナイロン、易溶解性ポリマーとしてＰＥＴを用いる場合には、ＰＥＴに親水性成分である５−ナトリウムスルホイソフタル酸(ＳＳＩＡ)を共重合した親水基共重合ＰＥＴを用いると、ナイロンとの親和性を向上させることができる。特にＳＳＩＡの共重合率が４ｍｏｌ％以上の親水化ＰＥＴを用いることが好ましい。また、両者の溶融粘度比も重要であり、海ポリマー／島ポリマーの粘度比が大きくなるほど島ポリマーに大きな剪断力がかかり島が微分散化し易くなる。ただし、過度に粘度比が大きくなると混練斑や紡糸性悪化を引き起こすため、粘度比は０．１〜２程度とすることが好ましい。
【００３８】
ところで、ポリアミドはポリエステルに比べ耐熱性に劣り、熱劣化によりゲル化する傾向があることが知られている。さらに、ポリアミドとポリエステルをポリマーアロイ化すると、ポリエステルの分子鎖末端が触媒的に働くためか、ポリアミド単独の場合よりもはるかにゲル化し易い傾向があることが本発明を検討する中から明らかになってきた。ポリアミドはゲル化すると、糸切れや糸斑が発生するだけでなく、ポリマーの濾過圧力や、口金背面圧力等の工程圧力が上昇し、吐出量の上限が低くなったり、パックライフが短くなるため、単位時間あたりの生産性が大幅に低下するだけでなく、糸切れが頻発するといった大きな問題を引き起こしていた。このため、ポリアミド／ポリエステルアロイ繊維を得る場合には、ゲル化を抑制することが重要であった。このため、ポリマーアロイに用いるポリアミドのアミン末端を酢酸等で封鎖し、アミン末端基量を５．５×１０-3ｍｏｌ当量／ｇ以下とすることが好ましい。
【００３９】
上記したような紡糸法の特徴により、粗大な凝集ポリマー粒子の生成が抑制されるため、公知技術(特許文献１〜４)に比べ、ポリマーアロイの粘弾性バランスが崩れにくく紡糸吐出が安定し、曳糸性や糸斑を著しく向上できるという利点もある。さらに、口金孔径としては通常よりも大きい物を用いると、口金孔でのポリマーアロイへの剪断応力を低減し粘弾性バランスを保つことができるため、紡糸安定性が向上する。具体的にはポリマアロイの口金での吐出線速度を１５ｍ／分以下できる口金を用いることが好ましい。加えて、糸条の冷却も重要であり、口金から積極的な冷却開始位置までの距離は１〜１５ｃｍとすることで、伸長流動が不安定化しやすいポリマーアロイを迅速に固化させることで紡糸を安定化することができるのである。
【００４０】
また、島ポリマーを微細化する観点からは紡糸ドラフトは１００以上とすることが好ましい。さらに未延伸糸の寸法や物性の経時変化を抑制するためには紡糸速度は２５００ｍ／分以上として繊維構造を発達させることが好ましい。
【００４１】
捲縮加工工程での加工条件は、特に限定されるものではなく、捲縮付与の方法としては仮撚法、擦過法、ケンネル法、スタッファ法、エアジェット法、賦型法など種々の方法を採用でき、中でも捲縮特性、糸掛け操作性、加工安定性の良好な仮撚法が好ましい。仮撚回転装置としては、スピンドル式、摩擦式、エアジェット式などが挙げられるが、糸掛け操作性、加工安定性の面から３軸外接型摩擦仮撚装置やベルトニップ仮撚装置が特に好ましい。仮撚のヒーター温度は仮撚するポリマーアロイ原糸のポリマー組成によって異なるが、強伸度の低下や単糸間の融着によるくびれや未解撚などの捲縮異常を起こさない最も高い温度に設定することが好ましい。これにより、熱セット性がよく、捲縮の強固なポリマーアロイ捲縮糸を得ることができる。例えば、難溶解性ポリマーとしてナイロン、易溶解性ポリマーとしてＰＥＴを用いたポリマーアロイ糸を仮撚加工原糸として用いた場合は、仮撚工程のヒーター温度範囲は１３０〜２００℃が好適である。１３０℃以上として、捲縮耐久性を向上せしめ、捲縮を十分に発現させ、２００℃以下として、ポリマーアロイ捲縮糸の強伸度低下を防止して、融着防止や未解撚防止を図り、仮撚残存トルクを抑制し取り扱い易い糸を提供する。また必要に応じて、仮撚加工工程後さらに熱セットすることにより、残存トルク軽減や熱寸法安定性向上を図ったり、交絡処理を施したり、追撚したりしてもよい。
【００４２】
本発明のポリマーアロイ捲縮糸はそのままでも使用可能であるが、易溶解性ポリマーを溶媒により除去することによりナノレベルの細孔を無数に有するナノポーラスファイバーを得ることができる。ここで、ナノレベルの細孔とはＴＥＭで観察できる細孔直径が５０ｎｍ以下のものを言うものである。本発明のポリマーアロイ捲縮糸から作製したナノポーラスファイバーの一例を図３(繊維横断面ＴＥＭ写真)に示すが、濃い部分は高密度領域、淡い部分は低密度領域を示している。ここで淡い部分が細孔に相当すると考えられる。これから分かるように本発明のポリマーアロイ捲縮糸を用いると、粗大細孔の無い発色性に優れたナノポーラスファイバーを得ることができるのである。
【００４３】
このナノポーラスファイバーは無数のナノレベルの細孔により比表面積が増大し、優れた吸湿・吸着性を示すというメリットがある。実際に、Ｎ６ナノポーラスファイバーでは吸湿性の指標であるΔＭＲが５〜６％に達し、綿(ΔＭＲ＝４％)以上の優れた吸湿性を示すのである。また、このナノポーラスファイバーは水蒸気だけでなく種々の物質の吸着特性にも優れ、消臭繊維としても有用である。さらに、綿並の吸水性を発揮する場合もあるだけでなく、ウールのように糸長手方向に可逆的な水膨潤性を示す場合もあり、合成繊維でありながら天然繊維の機能を発現することも可能である。
【００４４】
また、本発明のポリマーアロイ捲縮糸から得られるナノポーラスファイバーは、平均細孔径を１００ｎｍ以下、また粗大細孔面積比を３％以下とできるため、従来の多孔繊維に比べ発色性低下が無く、高品質の染色布帛を提供することができる。なお、粗大細孔面積比とは細孔直径が５０ｎｍ以上の細孔の細孔全体に対する面積比である。ナノポーラスファイバーの平均細孔直径は５０ｎｍ以下、粗大細孔面積比は０．１％となると特に好ましい。なお、ここで言う細孔とは繊維中に含まれる無機粒子によるボイドは除くものとする。
【００４５】
以上のように、本発明のポリマーアロイ捲縮糸から得られるナノポーラスファイバーは従来の合成繊維には無い優れた特性を有するため、シャツやブルゾン、パンツ、コートといった快適衣料用途のみならず、カップやパッド等の衣料資材用途、カーテンやカーペット、マット、家具等のインテリア用途、さらにフィルター等の産業資材用途、車両内装用途にも好適に用いることができる。さらに、機能性分子の吸着により燃料電池の電極や血球分離といったＩＴ、メディカル関係のような最先端材料としても利用することができる。
【００４６】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明する。なお、実施例中の測定方法は以下の方法を用いた。
【００４７】
Ａ．ポリマーの溶融粘度
東洋精機製キャピログラフ１Ｂにより、ポリマーの溶融粘度を測定した。なお、サンプル投入から測定開始までのポリマーの貯留時間は１０分とした。
【００４８】
Ｂ．ナイロンの相対粘度
９８％硫酸を用い０.０１ｇ／ｍｌの溶液を調製し、２５℃で測定した。
【００４９】
Ｃ．ポリエステルの極限粘度［η］
オルソクロロフェノール中２５℃で測定した。
【００５０】
Ｄ．融点
Perkin Elmaer DSC-7を用いて、2nd runでポリマーの融解を示すピークトップ温度をポリマーの融点とした。このときの昇温速度は１６℃／分、サンプル量は１０ｍｇとした。
【００５１】
Ｅ．ポリアミドのアミン末端基量
ポリマー１ｇをフェノール−エタノール混合溶媒に溶解し、滴定によりアミン末端基量をポリアミドの重量ベースで求めた。
【００５２】
Ｆ．力学特性
室温(２５℃)で、初期試料長＝２００ｍｍ、引っ張り速度＝２００ｍｍ／分とし、JIS L1013に示される条件で荷重−伸長曲線を求めた。次に破断時の荷重値を初期の繊度で割り、それを強度とし、破断時の伸びを初期試料長で割り伸度として強伸度曲線を求めた。
【００５３】
Ｇ．ポリマーアロイ捲縮糸および捲縮加工原糸のウースター斑(Ｕ％)
ツェルベガーウスター株式会社製USTER TESTER 4を用いて給糸速度２００ｍ／分でノーマルモードで測定を行った。
【００５４】
Ｈ．ＴＥＭによる繊維横断面観察
繊維の横断面方向に超薄切片を切り出し、透過型電子顕微鏡(ＴＥＭ)で繊維横断面を観察した。また、必要に応じて金属染色を施した。
【００５５】
ＴＥＭ装置 ： 日立社製H-7100FA型
Ｉ．島の平均直径
島の平均直径は以下のようにして求める。すなわち、ＴＥＭによる繊維横断面写真を画像処理ソフト(WINROOF)を用いて島ポリマーの円換算による直径を求めた。平均直径は、それらの単純な数平均値を求めた。この時、平均に用いる島ドメイン数は同一横断面内で無作為抽出した３００以上の島ドメインを測定した。ただし、ＴＥＭ観察用のサンプルは超薄切片とするため、サンプルに破れや穴あきが発生しやすい。このため、島直径解析時にはサンプルの状況と照らし合わせながら慎重に行った。ナノポーラスファイバーの細孔径の解析もこれに準じた。また、層状構造アロイの場合の１層の平均厚みは、層部分の厚みを３００個所以上測定し、これの平均値を用いた。
【００５６】
Ｊ．ポリマーアロイ捲縮糸のＣＲ値
捲縮糸を５０ｃｍ程度の１０回巻きかせにし、一昼夜放置後、実質的に無荷重の状態で難溶解性ポリマーがナイロンの場合は６０℃、ポリエステルの場合は９０℃の水で２０分間処理し、その後、一昼夜風乾させたものを準備した。次に水中で０．００１８ｃＮ／ｄｔｅｘ(2mg／デニール)の初荷重と０．０８８ｃＮ／ｄｔｅｘ(0.1g／デニール)の伸長荷重を掛け２分後のかせ長を測定し(Ｌ１(mm))、その後伸長荷重を除重してから２分後のかせ長を測定した(Ｌ２(mm))。そして、以下の式によりＣＲ値を計算した。
【００５７】
ＣＲ値(％)＝[(Ｌ１−Ｌ２)／Ｌ１]×１００
Ｋ．繊維製品の嵩高度
織物、編物などの繊維製品の上から６．８６×１０２Ｐａ(7gf／cm2)の圧力をかけ、１０秒後の厚みを測定し(ｔ(cm))、これとは別に布帛の単位面積あたりの質量を測定した(ｗ(g／cm2))。そして、以下の式にしたがい計算を行った。
【００５８】
嵩高度(ｃｍ3／ｇ)＝ｔ／ｗ
Ｌ．発色性評価
得られたサンプルを常法にしたがい染色し、同条件で染色した比較サンプルとの発色性を比較した。比較サンプルはポリマーアロイ繊維の海ポリマーを単独で製糸したものを用いた。目視判定で、比較とほぼ同等の発色性が得られたものを合格(○)とし、それよりも劣るものを不合格とした(△、×)。
【００５９】
Ｍ．吸湿性(ΔＭＲ)
サンプルを秤量瓶に１〜２ｇ程度はかり取り、１１０℃に２時間保ち乾燥させ重量を測定し(Ｗ０)、次に対象物質を２０℃、相対湿度６５％に２４時間保持した後重量を測定する(Ｗ６５)。そして、これを３０℃、相対湿度９０％に２４時間保持した後重量を測定する(Ｗ９０)。そして、以下の式にしたがい計算を行う。
【００６０】
ＭＲ６５＝［(Ｗ６５−Ｗ０)／Ｗ０］×１００％ ・・・・・ (１)
ＭＲ９０＝［(Ｗ９０−Ｗ０)／Ｗ０］×１００％ ・・・・・ (２)
ΔＭＲ＝ＭＲ９０−ＭＲ６５ ・・・・・・・・・・・ (３)
実施例１
相対粘度２．１５、溶融粘度２７４ｐｏｉｓｅ(280℃、剪断速度2432sec-1)、融点２２０℃、アミン末端基量５．０×１０-3ｍｏｌ当量／ｇのＮ６(８０重量％)と極限粘度０．６０、溶融粘度１４００ｐｏｉｓｅ(280℃、剪断速度2432sec-1)、融点２５０℃の０．０５重量％の酸化チタンを含有する５−ナトリウムスルホイソフタル酸５ｍｏｌ％共重合した共重合ＰＥＴ(２０重量％)を二軸押出混練機で２６０℃で溶融混練してポリマーアロイチップを得た。この時、Ｎ６と共重合ＰＥＴを別々に計量し、別々に混練機に供給した。また、混練機のスクリューの直径は３７ｍｍ、有効長は１６７０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝４５．１であり、混練部(ニーディングディスク)長はスクリュー有効長の２８％とした。そして、このポリマーアロイを２７０℃の溶融部２で溶融し、紡糸温度２７５℃のスピンブロックに導いた。そして、限界濾過径１５μｍの金属不織布でポリマーアロイ溶融体を濾過した後、溶融紡糸した(図１５)。この時、溶融部２から吐出までの滞留時間は１０分間であった。吐出孔径０．３ｍｍ、吐出孔長０．６５ｍｍの口金を用い、単孔あたりの吐出量は２．１ｇ／分、ポリマーアロイの口金吐出線速度は２８ｍ／分であった。また、口金下面から冷却開始点(チムニー５の上端部)までの距離は９ｃｍであった。吐出された糸条は２０℃の冷却風で１ｍにわたって冷却固化され、口金４から１．８ｍ下方に設置した給油ガイド７で給油された後、非加熱の第１引き取りローラー８および第２引き取りローラー９を介して３８００ｍ／分で巻き取られた。この時の紡糸性は良好であり、口金直下で吐出ポリマーが膨れるバラス現象や、曳糸性不足による断糸等は発生せず、２４時間の連続紡糸の間の糸切れはゼロであった。また、ナイロンで問題となる巻き取りパッケージの経時膨潤によるパッケージ崩れも無く、優れた取り扱い性であった。また、このポリマーアロイ未延伸糸は強度２．６ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度１３８％、Ｕ％０．９％の優れた物性を示した。これに図１６の装置を用い延伸仮撚加工を施し、仮撚方向ＳおよびＺのポリマーアロイ仮撚糸を得た。この時、延伸倍率は１．５倍、ヒーター２３温度は１６５℃、仮撚回転子２５としてウレタンディスクの３軸外接型摩擦仮撚装置を用い、ディスク表面速度／加工糸速度の比(Ｄ／Ｙ比)は１．６５とした。加工性は良好で、断糸やローラー、仮撚回転子への巻き付きは見られなかった。得られた８７ｄｔｅｘ、２４フィラメントの仮撚り加工糸は強度３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度２９％、熱収縮率８％、Ｕ％１．０％、ＣＲ３８％の優れた物性を示し(表１)、未解撚もなく捲縮の品位も良好であった。得られたポリマーアロイ捲縮糸の横断面をＴＥＭで観察したところ、Ｎ６が海(濃い部分)、共重合ＰＥＴが島(薄い部分)の海島構造を示し(図１)、島の平均直径は２５ｎｍであり、共重合ＰＥＴが超微分散化したポリマーアロイ繊維が得られた。直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は０．１％以下、直径１００ｎｍ以上の面積比も０．９％以下であった。ここで、島成分全体に対する面積比とは島成分の面積の総和に対する比率のことを言い、粗大な凝集ポリマーの目安となるものである。また、繊維縦断面ＴＥＭ観察から島は筋状構造を形成していることが分かった(図２)。なお、溶融混練したポリマーアロイチップの断面ＴＥＭ写真を図４に示すが、島ポリマーが粒径２０〜３０ｎｍまで超微分散化しており、繊維横断面での島ポリマー直径(図１)同等であった。口金吐出から延伸仮撚を通じてポリマーは２００倍程度に引き延ばされ、本来、繊維横断面中では島ポリマー直径はポリマーアロイ中に比べ１／１４以下になるはずであるが、原料であるチップと繊維横断面での島ポリマー直径がほぼ同じであるということは、ポリマーアロイの溶融から口金吐出されるまでに島ポリマーが再凝集したことを示しており、これを抑制しながら島ポリマーを超微分散させるためには本実施例のように紡糸条件を適切に選ぶことが重要であることがわかる。
【００６１】
そして、仮撚方向ＳおよびＺのポリマーアロイ仮撚糸を引き揃え、これを２０Ｇの丸編みに製編し、３重量％の水酸化ナトリウム水溶液(９５℃、浴比１：５０)で１時間処理することにより、ポリマーアロイ仮撚糸から共重合ＰＥＴの９９％以上を溶解除去し、Ｎ６ナノポーラスファイバーからなる嵩高度６３ｃｍ3／ｇの繊維製品を得た。
【００６２】
このＮ６ナノポーラスファイバーからなる丸編みに染色を施し発色性評価を行ったが、発色性に優れ、染色斑も無かった。さらにこれの吸湿率(ΔＭＲ)を測定したところ、５．６％と綿を凌駕する優れた吸湿性を示した。
【００６３】
このＮ６ナノポーラスファイバーを丸編みから引き出し、繊維側面をＳＥＭにより観察したところ、倍率２０００倍程度では繊維表面に凹凸は見られずきれいな表面形態であった。また、このＮ６ナノポーラスファイバーの繊維横断面をＴＥＭで観察した(図３)ところ、直径２０〜３０ｎｍ程度の細孔の存在が確認できた。この細孔の平均値は２５ｎｍであり、直径が５０ｎｍ以上の大きな細孔は皆無であった。また、図３から明らかなように、これは独立孔を有するものであった。さらに、これの力学特性を測定したところ、強度２．６ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度３０％であり、繊維製品として充分な力学特性を示した。Ｎ６ナノポーラスファイバーの物性は表２に示した。
【００６４】
実施例２
Ｎ６と共重合ＰＥＴブレンド比を９５重量％／５重量％とし実施例１と同様に溶融混練を行った。そして、単孔あたりの吐出量、口金孔数を変更して実施例１と同様に溶融紡糸、延伸仮撚り加工を行い、９０ｄｔｅｘ、３４フィラメントのポリマーアロイ捲縮糸を得た。紡糸性は良好であり、２４時間の連続紡糸の間の糸切れはゼロであった。得られた高配向未延伸糸は、強度２．７ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｕ％０．８％と優れたものであった。また、延伸仮撚り加工工程での糸切れも無く、加工性も良好であった。さらに、ＣＲ値は４５％と大きな嵩高性を示しただけでなく、未解撚も無く捲縮品位にも優れたものであった。得られたポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、海島構造を示し、島の平均直径は２５ｎｍであり、共重合ＰＥＴが超微分散化したポリマーアロイ繊維が得られた。直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は０．１％以下、直径１００ｎｍ以上の面積比も１％以下であった。
【００６５】
このポリマーアロイ捲縮糸に３００Ｔ／ｍの甘撚りを施し、経糸および緯糸に用いて平織り物を作製し、実施例１と同様にアルカリ処理により共重合ＰＥＴの９９％以上を除去し、Ｎ６ナノポーラスファイバーからなる織物を得た。このＮ６ナノポーラスファイバーからなる織物に染色を施し発色性評価を行ったが、発色性に優れ、染色斑も無かった。この織物からＮ６ナノポーラスファイバーを抜き出し、繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、島ポリマーが抜けた跡は直径２０ｎｍ以下の細孔となっており、直径が５０ｎｍ以上の大きな細孔は皆無であった。Ｎ６ナノポーラスファイバーは表２に示すように優れた物性であった。
【００６６】
実施例３
Ｎ６と共重合ＰＥＴブレンド比を５０重量％／５０重量％とし実施例１と同様に溶融混練を行った。そして、単孔あたりの吐出量、口金孔数を変更して実施例１と同様に溶融紡糸、延伸仮撚り加工を行い、１５０ｄｔｅｘ、３４フィラメントのポリマーアロイ捲縮糸を得た。紡糸性は良好であり、２４時間の連続紡糸の間の糸切れはゼロであった。得られた高配向未延伸糸は、強度２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｕ％１．０％と優れたものであった。また、延伸仮撚り加工工程での糸切れも無く、加工性も良好であった。さらに、未解撚も無く捲縮品位にも優れたものであった。得られたポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面をＴＥＭで観察結果を図５に示すが、共重合ＰＥＴは直径１０〜２０ｎｍの島が数珠状に連なって存在しており、粗大な凝集ポリマー粒子を含まず、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は０．１％以下、直径１００ｎｍ以上の面積比も１％以下であった。また、糸物性は表１に示すとおり優れたものであった。
【００６７】
このポリマーアロイ捲縮糸に３００Ｔ／ｍの甘撚りを施し、経糸および緯糸に用いて平織り物を作製し、実施例１と同様にアルカリ処理により共重合ＰＥＴの９９％以上を除去し、Ｎ６ナノポーラスファイバーからなる織物を得た。このＮ６ナノポーラスファイバーからなる織物に染色を施し発色性評価を行ったが、発色性に優れ、染色斑も無かった。この織物からＮ６ナノポーラスファイバーを抜き出し、繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、島ポリマーが抜けた跡は直径２０ｎｍ以下の細孔となっており、直径が５０ｎｍ以上の大きな細孔は皆無であった。Ｎ６ナノポーラスファイバーは表２に示すように優れた物性であった。
【００６８】
実施例４
Ｎ６と共重合ＰＥＴの溶融粘度比を０．９、またＮ６のアミン末端基量を６．５×１０-3ｍｏｌ当量／ｇとして実施例１と同様に溶融混練、溶融紡糸、延伸仮撚り加工を行った。この時、Ｎ６のアミン末端基量が多いため、２４時間の連続紡糸で糸切れが２回と、問題になるほどではないが実施例１に比べると紡糸性がやや悪化し、得られた高配向未延伸糸のＵ％も２％とやや糸斑が大きくなった。なお、高配向未延伸糸の強度は２．５ｃＮ／ｄｔｅｘであった。また、延伸仮撚り加工工程でやや解撚が不安定となり、実施例１に比べるとやや未解撚が散見された。得られたポリマーアロイ捲縮糸は、いずれも粗大な凝集ポリマー粒子を含まず、直径２００ｎｍ以上の島ポリマーは島成分全体に対し面積比で０．１％以下、直径１００ｎｍ以上の島ポリマーも面積比で１％以下であり、ＣＲ値は３２％であった。ただし、実施例１に比べると紡糸の際の糸斑がやや大きかったため、Ｕ％が２．２％と捲縮糸の糸斑も大きくなった。
【００６９】
このポリマーアロイ捲縮糸を実施例１と同様に丸編み後、アルカリ処理により共重合ＰＥＴの９９％以上を除去し、Ｎ６ナノポーラスファイバーからなる丸編みを得た。このＮ６ナノポーラスファイバーからなる丸編みに染色を施し発色性評価を行ったが、発色性に優れたものであったが、やや染色斑が見られた。Ｎ６ナノポーラスファイバーは表２に示すように優れた物性であった。
【００７０】
実施例５
共重合ＰＥＴを５−ナトリウムスルホイソフタル酸を１２．５ｍｏｌ％、イソフタル酸を２６ｍｏｌ％共重合したＰＥＴとして、Ｎ６と共重合ＰＥＴの重量比を５０重量％／５０重量％とし、混練温度を２４５℃、仮撚り加工でのヒーター１３温度を１５０℃とし実施例３と同様にして溶融混練、溶融紡糸、延伸仮撚り加工を行った。紡糸性は良好であり、２４時間の連続紡糸の間の糸切れはゼロであった。得られた高配向未延伸糸は、強度２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｕ％１．０％と優れたものであった。また、延伸仮撚り加工性も良好であり、未解撚の無い品位に優れた捲縮糸が得られた。得られたポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面をＴＥＭで観察結果を図６に示すが、共重合ＰＥＴは短軸１０〜３０ｎｍ、長軸５０〜１００ｎｍ程度の層状の島として存在しており、粗大な凝集ポリマー粒子を含まず、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は０．１％以下、直径１００ｎｍ以上の面積比も１％以下であった。また、糸物性は表１に示すとおり優れたものであった。
【００７１】
このポリマーアロイ捲縮糸を実施例３と同様に製織後、アルカリ処理により共重合ＰＥＴの９９％以上を除去し、Ｎ６ナノポーラスファイバーからなる織物を得た。このＮ６ナノポーラスファイバーからなる織物に染色を施し発色性評価を行ったが、発色性に優れたものであった。また、この織物からＮ６ナノポーラスファイバーを抜き出し、繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、島ポリマーが抜けた跡は直径２０ｎｍ以下の細孔となっており、直径が５０ｎｍ以上の大きな細孔は皆無であった。Ｎ６ナノポーラスファイバーは表２に示すように優れた物性であった。
【００７２】
実施例６
共重合ＰＥＴの代わりにポリアルキレンオキサイド誘導体の熱水可溶性ポリマーである第一工業製薬株式会社製“パオゲンＰＰ−１５”(融点55℃、溶融粘度10000poise、280℃、2432sec-1)を用い混練温度を２４５℃として実施例１と同様に溶融混練した。そして、単孔あたりの吐出量と口金孔数を変更、紡糸速度を４０００ｍ／分として、実施例１と同様に溶融紡糸を行い６６ｄｔｅｘ、６８フィラメント、強度２．７ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｕ％１．２％のポリマーアロイ繊維を得た。紡糸性は良好であり、２４時間の連続紡糸の間の糸切れはゼロであった。これに延伸倍率を１．２倍として実施例１と同様に延伸仮撚り加工を施したが、島ポリマーの融点が５５℃であるため、仮撚り工程での解撚がやや不安定となり、得られた捲縮糸も実施例１に比べると未解撚が散見されるものであった。得られたポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面をＴＥＭで観察結果、粗大な凝集ポリマー粒子を含まず、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は１．３％であった。また、糸物性は表１に示すとおり優れたものであった。
【００７３】
このポリマーアロイ捲縮糸を実施例１と同様に丸編み後、１００℃の熱水で２時間処理することにより熱水可溶性ポリマーの９９％以上を除去し、Ｎ６ナノポーラスファイバーからなる丸編みを得た。また、このＮ６ナノポーラスファイバーからなる丸編みに染色を施し発色性評価を行ったが、発色性に優れたものであった。
【００７４】
この丸編みからＮ６ナノポーラスファイバーを引き出し、繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、島ポリマーが抜けた跡は直径３０ｎｍ程度の細孔となっており、直径が５０ｎｍ以上の大きな細孔は皆無であった。
【００７５】
実施例７
共重合ＰＥＴの代わりに重量平均分子量１２万、溶融粘度３４０ｐｏｉｓｅ(240℃、2432sec-1)、融点１７０℃のポリＬ乳酸(光学純度９９．５％以上)を用い混練温度を２２０℃として実施例１と同様に溶融混練した。
【００７６】
ポリ乳酸の重量平均分子量は以下のようにして求めた。試料のクロロホルム溶液にＴＨＦ(テトロヒドロフラン)を混合し測定溶液として、これをＷａｔｅｒｓ社製ゲルパーミテーションクロマトグラフィー(ＧＰＣ)Waters2690を用いて２５℃で測定し、ポリスチレン換算で重量平均分子量を求めた。なお、実施例１で用いたＮ６の２４０℃、２４３２ｓｅｃ-1での溶融粘度は５７０ｐｏｉｓｅであった。
【００７７】
そして、単孔あたりの吐出量と口金孔数を変更、紡糸速度を３５００ｍ／分として、実施例１と同様に溶融紡糸を行い１０５ｄｔｅｘ、３６フィラメント、強度３．１ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度１０７％、Ｕ％１．２％のポリマーアロイ繊維を得た。紡糸性は良好であり、２４時間の連続紡糸の間の糸切れはゼロであった。これに延伸倍率を１．４倍として実施例１と同様に延伸仮撚り加工を施し、７６ｄｔｅｘ、３６フィラメント、強度４．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度２９％、Ｕ％１．３％、ＣＲ３５％の仮撚り加工糸を得た。この時、ポリＬ乳酸の融点を考慮し、ヒーター温度を１６０℃としたため、未解撚がほとんど無い品位にも優れた仮撚り加工糸が得られ、延伸仮撚りでの工程通過性も良好であった。得られたポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面をＴＥＭで観察結果、粗大な凝集ポリマー粒子を含まず、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は０．１％以下、直径１００ｎｍ以上の島の面積比は１％以下であった。また、糸物性は表１に示すとおり優れたものであった。
【００７８】
このポリマーアロイ捲縮糸を実施例１と同様に丸編み後、アルカリ処理することによりポリＬ乳酸の９９％以上を除去し、Ｎ６ナノポーラスファイバーからなる丸編みを得た。また、このＮ６ナノポーラスファイバーからなる丸編みに染色を施し発色性評価を行ったが、発色性に優れたものであった。
【００７９】
この丸編みからＮ６ナノポーラスファイバーを引き出し、繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、島ポリマーが抜けた跡は直径３０ｎｍ程度の細孔となっており、直径が５０ｎｍ以上の大きな細孔は皆無であった。また、得られたナノポーラスファイバーの強度は実施例１に比べても高いものであった。
【００８０】
参考例８
実施例１で用いたＮ６と共重合ＰＥＴを図１７の装置を用いてそれぞれ２７０℃、２９０℃で溶融した後、紡糸パック３内に設置した静止混練器１８（東レエンジニアリング社製“ハイミキサー”１０段）により１０４万分割して混合した。そして、これを絶対濾過径２０μｍの金属不織布フィルターで濾過した後、実施例１と同様に紡糸、延伸仮撚り加工し、ポリマーアロイ捲縮糸を得た。この時、２４時間の紡糸で糸切れはゼロであり、得られた高配向未延伸糸は、強度２．７ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｕ％０．８％と優れたものであった。また、延伸仮撚り加工性も良好であり、未解撚の無い品位に優れた捲縮糸が得られた。
【００８１】
得られたポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面をＴＥＭで観察結果を図７に示すが、Ｎ６と共重合ＰＥＴは層状の構造を示し、ＰＥＴ層部分の平均厚みは２０ｎｍであり、粗大な凝集ポリマー粒子を含まず、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーあるいは層厚み２００ｎｍ以上の部分の共重合ＰＥＴ全体に対する面積比は０．１％以下、直径１００ｎｍ以上あるいは層厚み１００ｎｍ以上の部分の面積比も１％以下であった。また、層状構造領域の面積を見積もったところ、繊維横断面全体に対して９８％であり、繊維断面のほとんどが層状構造領域を形成していた。また、このポリマーアロイ繊維の縦断面をＴＥＭで観察したところ層が筋状になっていた(図９)。また、糸物性は表１に示すとおり優れたものであった。
【００８２】
このポリマーアロイ捲縮糸を実施例１と同様に丸編み後、アルカリ処理により共重合ＰＥＴの９９％以上を除去し、Ｎ６ナノポーラスファイバーからなる丸編みを得た。また、このＮ６ナノポーラスファイバーからなる丸編みに染色を施し発色性評価を行ったが、発色性に優れたものであった。Ｎ６ナノポーラスファイバーは表２に示すように優れた物性であった。
【００８３】
この丸編みからＮ６ナノポーラスファイバーを引き出し、繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、１０〜２０ｎｍ程度の微細な濃淡パターンを示し、直径２０ｎｍ以下の細孔が多数存在することが示唆された。また、直径が５０ｎｍ以上の大きな細孔は皆無であった。
【００８４】
実施例９
Ｎ６をＮ６６として参考例８と同様に溶融紡糸、延伸仮撚り加工を行った。この時、紡糸温度は２８０℃、延伸仮撚り加工のヒーター温度は１８０℃、Ｎ６６／熱水可溶性ポリマーのブレンド比は８０重量％／２０重量％とした。紡糸性は良好であり、２４時間の連続紡糸の間の糸切れはゼロであった。得られた高配向未延伸糸は、強度３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｕ％０．８％と優れたものであった。また、延伸仮撚り加工性も良好であり、未解撚の無い品位に優れた捲縮糸が得られた。得られたポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面をＴＥＭで観察結果、粗大な凝集ポリマー粒子を含まず、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は０．１％以下、直径１００ｎｍ以上の面積比も１％以下であった。また、糸物性は表１に示すとおり優れたものであった。
【００８５】
このポリマーアロイ捲縮糸に３００Ｔ／ｍの甘撚りを施し、経糸および緯糸に用いて平織り物を作製し、実施例４と同様にアルカリ処理により共重合ＰＥＴの９９％以上を除去し、Ｎ６ナノポーラスファイバーからなる織物を得た。このＮ６６ナノポーラスファイバーからなる織物に染色を施し発色性評価を行ったが、発色性に優れたものであった。この織物からＮ６６ナノポーラスファイバーを抜き出し、繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、島ポリマーが抜けた跡は直径２０ｎｍ以下の細孔となっており、直径が５０ｎｍ以上の大きな細孔は皆無であった。Ｎ６６ナノポーラスファイバーは表２に示すように優れた物性であった。
【００８６】
比較例１
共重合ＰＥＴをイソフタル酸を７ｍｏｌ％、ビスフェノールＡエチレンオキサイド付加物を４ｍｏｌ％共重合したＰＥＴとして、Ｎ６と共重合ＰＥＴの重量比を５０重量％／５０重量％、口金孔径を０．７ｍｍ、紡糸速度を１０００ｍ／分として実施例１と同様にして溶融混練、溶融紡糸を行った。問題となるほどではないが実施例１に比べると紡糸が不安定化し、２４時間の連続紡糸の間の糸切れは２回であった。ここで得られた未延伸糸を予熱温度８５℃、熱処理温度１３０℃、延伸倍率３倍で延伸し、強度３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｕ％２．３％のポリマーアロイ延伸糸を得た。これを用いて回転子１５をスピナーピンとし、延伸倍率を１．０１倍として仮撚り加工を行ったが、解撚がやや不安定となり、未解撚がやや多く品位に劣る物であった。得られたポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面をＴＥＭで観察結果を図１１に示すが、粗大な凝集ポリマー粒子はわずかであったが、島の平均直径が１４３ｎｍと大きく、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は５％であった。糸物性は表１に示した。
【００８７】
このポリマーアロイ捲縮糸を実施例１と同様に丸編み後、アルカリ処理により共重合ＰＥＴの９９％以上を除去し、Ｎ６ナノポーラスファイバーからなる丸編みを得た。これの発色性評価を行ったが、実施例１に比べると発色性に劣るものであった。
【００８８】
この丸編みからＮ６ナノポーラスファイバーを抜き出し、繊維横断面をＴＥＭで観察した結果を図１２に示すが、島ポリマーが抜けた跡(金属染料が凝集し黒く見える)が潰れ幅１０〜３０ｎｍ、長さ１００ｎｍ程度の細孔となっており、直径が５０〜１００ｎｍの大きな細孔も散見された。
【００８９】
比較例２
混練方法を二軸押出混練機ではなく単純なチップブレンドとして図１５の装置を用い、実施例１と同様に溶融紡糸を行った。紡糸中のポリマーの吐出が安定せず、紡糸性は劣悪であり紡糸中に糸切れが頻発し、安定して糸を巻き取ることができなかった。しかし、わずかに得た未延伸糸を用い、ヒーター温度を１６０℃として実施例１と同様に延伸仮撚り加工を行ったが、糸切れが頻発しただけでなく未解撚が多く品位に劣る物であった。また、これのＣＲ値は１５％と低い物であった。得られたポリマーアロイ捲縮糸の横断面をＴＥＭで観察したところ、ブレンド斑が大きく、粗大な凝集ポリマー粒子が散見され、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は１０％であった。これを用いて実施例１同様にＮ６多孔性繊維を得たが、散乱光が多く白っぽいものであり、発色性に劣るものであった。
【００９０】
このポリマーアロイ捲縮糸を実施例１と同様に丸編み後、アルカリ処理により共重合ＰＥＴの９９％以上を除去すると、Ｎ６ナノポーラスファイバーからなる嵩高度１８ｃｍ3／ｇの繊維製品が得られた。
【００９１】
比較例３
実施例２で用いたＮ６を５０重量％と５−ナトリウムスルホイソフタル酸を２．５ｍｏｌ％、ビスフェノールＡエチレンオキサイド付加物３．５ｍｏｌ％共重合したポリエチレンテレフタレートを５０重量％を単純にチップブレンドした後、２９０℃で溶融し、孔径０．６ｍｍの丸孔口金から吐出し、図１５の装置を用い、紡糸速度１２００ｍ／分で溶融紡糸を行った。しかし、紡糸中のポリマーの吐出が安定せず、紡糸性は劣悪であり紡糸中に糸切れが頻発し、安定して糸を巻き取ることができなかった。わずかに得た未延伸糸を用いて１２０℃の熱プレートを用い延伸倍率２．７倍で延伸した。これにより、８５ｄｔｅｘ、２４フィラメントのポリマーアロイ繊維を得た。これを用いて回転子１５をスピナーピンとし、延伸倍率を１．０１倍として仮撚り加工を行ったが、糸切れが頻発しただけでなく未解撚が多く品位に劣る物であった。また、これのＣＲ値は１６％と低い物であった。得られたポリマーアロイ捲縮糸の横断面をＴＥＭで観察したところ、ブレンド斑が大きく、粗大な凝集ポリマー粒子が散見され、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は１０％であった。これを用いて比較例２同様にＮ６多孔性繊維を得たが、散乱光が多く白っぽいものであり、発色性に劣るものであった。
【００９２】
比較例４
実施例２で用いたＮ６を７０重量％、極限粘度０．６０の５−ナトリウムスルホイソフタル酸を４．５ｍｏｌ％、分子量４０００のポリエチレングリコールを８．５重量％共重合したポリエチレンテレフタレートを３０重量％を単純にチップブレンドして２８０℃で溶融し、孔径０．６ｍｍの丸孔口金から吐出し、図１５の装置を用い、紡糸速度１０００ｍ／分で溶融紡糸を行った。しかし、紡糸中のポリマーの吐出が安定せず、紡糸性は劣悪であり紡糸中に糸切れが頻発し、安定して糸を巻き取ることができなかった。わずかに得た未延伸糸を用いて延伸倍率３．３５倍、予熱温度９０℃、熱処理温度１３０℃で延伸・熱処理した。これにより、８５ｄｔｅｘ、２４フィラメントのポリマーアロイ繊維を得た。これを用いて比較例３と同様に仮撚り加工を行ったが、糸切れが頻発しただけでなく未解撚が多く品位に劣る物であった。また、これのＣＲ値は１６％と低い物であった。得られたポリマーアロイ捲縮糸の横断面をＴＥＭで観察したところ、ブレンド斑が大きく、粗大な凝集ポリマー粒子が散見され、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は８％であった。これを用いて比較例２同様にＮ６多孔性繊維を得たが、散乱光が多く白っぽいものであり、発色性に劣るものであった。
【００９３】
比較例５
実施例２で用いたＮ６を７７重量％、ホモＰＥＴを２０重量％、相溶化剤としてブロックポリエーテルポリアミド(ポリエチレングリコール部分４５重量％＋ポリ−ε−カプロラクタム部分５５重量％)を３重量％を単純にチップブレンドして図１５の装置を用い、比較例１と同様に溶融紡糸を行った。しかし、紡糸中のポリマーの吐出が安定せず、紡糸性は劣悪であり紡糸中に糸切れが頻発し、安定して糸を巻き取ることができなかった。わずかに得た未延伸糸を用いて比較例１と同様に延伸・熱処理した。これにより、７７ｄｔｅｘ、２４フィラメントのポリマーアロイ繊維を得た。これを用いて比較例３と同様に仮撚り加工を行ったが、糸切れが頻発しただけでなく未解撚が多く品位に劣る物であった。また、これのＣＲ値は１５％と低い物であった。得られたポリマーアロイ捲縮糸の横断面をＴＥＭで観察したところ、ブレンド斑が大きく、粗大な凝集ポリマー粒子が散見され、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は１４％であった。これを用いて比較例２同様にＮ６多孔性繊維を得たが、散乱光が多く白っぽいものであり、発色性に劣るものであった。
【００９４】
比較例６
Ｎ６／共重合ＰＥＴブレンド比を２５重量％／７５重量％として比較例３と同様に溶融紡糸を行った。しかし、紡糸中のポリマーの吐出が安定せず、紡糸性は劣悪であり紡糸中に糸切れが頻発し、安定して糸を巻き取ることができなかった。わずかに得た未延伸糸を用いて１２０℃の熱プレートを用い延伸倍率２．７倍で延伸した。これにより、８５ｄｔｅｘ、２４フィラメントのポリマーアロイ繊維を得た。これの横断面をＴＥＭで観察したところ、比較例３とは異なりアルカリ難溶解性のＮ６が島、アルカリ易溶解性の共重合ＰＥＴが海を形成していた。また、ブレンド斑が大きく、粗大な凝集ポリマー粒子が散見され、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は１０％であった。
【００９５】
これを実施例１同様にアルカリ処理を施し、海共重合ＰＥＴを除去したところ、Ｎ６極細繊維が強固に接着した繊維が得られた。しかし、この繊維は強度を測定することも困難であり、実用的な繊維として取り扱うことは困難であった。
【００９６】
次に、ポリマーアロイ繊維をギ酸で処理し島Ｎ６を溶解除去したが、同時に共重合ＰＥＴの脆化も著しく、ぼろぼろと崩れやすい物であり実用的な繊維として取り扱うことは困難であった。このようにこのポリマーアロイ繊維は実質的に多孔性繊維を得ることができず、本発明の目的を達成できない物であった。
【００９７】
比較例７
エチレンナフタレートを全酸成分に対し１０ｍｏｌ％共重合した共重合ＰＥＴ(極限粘度０．６０)とポリエーテルイミド(ゼネラルエレクトリック社製“ウルテム”−１０００)を３０ｍφの二軸押出混練機を用い、３２０℃で混練した。この時、共重合ＰＥＴを７０重量％、ポリエーテルイミドを３０重量％として混練を行った。
【００９８】
ここで得られたポリマーアロイチップを十分乾燥後、口金孔数６ホール、単孔吐出量０．６ｇ／分、紡糸温度３１５℃、紡糸速度５００ｍ／分で溶融紡糸した。海ポリマーである共重合ＰＥＴの融点に比べ紡糸温度が高すぎたため紡糸が不安定化し、１２時間の紡糸で１０回の糸切れと紡糸性は不良であった。わずかに得られた未延伸糸を用いて、予熱ローラー温度９０℃、ホットプレート温度１２０℃、延伸倍率３．０倍で延伸を行ったが、糸切れが頻発した。ここで得られた延伸糸の強度は１．３ｃＮ／ｄｔｅｘと低いものであった。これは、混練温度、紡糸温度がメジャー成分である共重合ＰＥＴにとって高すぎたため熱分解によるポリマー劣化が発生したためと考えられる。また、これのＵ％も１６％と極度に悪いものであった。
【００９９】
この糸を用いてヒーター温度を２００℃として比較例３と同様に仮撚り加工を行ったが、糸切れが頻発し実質的に仮撚り加工不能であった。そこで、ヒーター温度を１２０℃まで低温化することでわずかに仮撚り加工糸を得ることができたが、ＣＲ値は８％と極端に低い物しか得られなかった。
【０１００】
このように、ポリマーに適した混練、紡糸条件を設定しないと高強度で糸斑の小さな糸が得られず、捲縮加工が不能となってしまった。以上のように、混練、紡糸条件をポリマー毎に最適化して初めて実用に耐えうる繊維が得られるのである。
【０１０１】
【表１】
【０１０２】
【表２】
【０１０３】
実施例１０
融点２５５℃のホモＰＥＴ(溶融粘度1110poise、280℃、2432sec-1)を８０重量％、実施例６で用いた熱水可溶性ポリマーを２０重量％として２７５℃で実施例１と同様に二軸押出混練機を用いて溶融混練を行った。これを溶融部２の温度を２８０℃、紡糸温度を２８０℃とし、単孔吐出量と口金孔数を変更して実施例１と同様に溶融紡糸を行ったところ、紡糸性は良好で２４時間の連続紡糸の間の糸切れはゼロであった。
得られた高配向未延伸糸は、強度２．７ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｕ％１．０％の優れたものであった。これにヒーター１３温度を１８０℃として延伸仮撚り加工を行い、９０ｄｔｅｘ、３６フラメント、ＣＲ値３０％、強度３．３ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度３０％、Ｕ％１．５％、熱収縮率７％のポリマーアロイ繊維を得た。しかし、島ポリマーの融点が５５℃であるため、仮撚り工程での解撚がやや不安定となり、得られた捲縮糸も実施例１に比べると問題となるほどではないが未解撚が散見されるものであった。得られたポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、粗大な凝集ポリマー粒子を含まず、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は０．１％以下、直径１００ｎｍ以上の面積比も１％以下であった(図１３)。また、糸物性は表３に示すとおり優れたものであった。
【０１０４】
このポリマーアロイ捲縮糸を実施例１と同様に丸編み後、１００℃の熱水で２時間処理し熱水可溶性ポリマーの９９％以上を除去し、ＰＥＴナノポーラスファイバーからなる丸編みを得た。このＰＥＴナノポーラスファイバーからなる丸編みに染色を施し発色性評価を行ったが、発色性に優れ、染色斑も無かった。
【０１０５】
この丸編みからＰＥＴナノポーラスファイバーを抜き出し繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、島ポリマーが抜けた跡は直径２０ｎｍ程度の細孔となっており、直径が５０ｎｍ以上の大きな細孔は皆無であった(図１４)。
【０１０６】
実施例１１
ホモＰＥＴをＰＥＧ１０００を８重量％、イソフタル酸を７ｍｏｌ％共重合したＰＥＴ(融点235℃、溶融粘度1000poise、280℃、2432sec-1)として２５５℃で実施例１０と同様に溶融混練を行った。これを溶融部２の温度を２５５℃、紡糸温度を２５５℃として実施例１０と同様に溶融紡糸を行ったところ、紡糸性は良好で２４時間の連続紡糸の間の糸切れはゼロであった。得られた高配向未延伸糸は、強度２．７ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｕ％１．０％の優れたものであった。これに実施例１０と同様に延伸仮撚り加工を行い、ＣＲ値３０％のポリマーアロイ捲縮糸を得たが、島ポリマーとして融点が５５℃の低融点ポリマーを用いているため、仮撚り加工時にやや未解撚を生じやすいものであった。得られたポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、粗大な凝集ポリマー粒子を含まず、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は０．１％以下、直径１００ｎｍ以上の面積比も１％以下であった。糸物性は表３に示すとおり優れたものであった。
【０１０７】
このポリマーアロイ繊維を実施例１０と同様に丸編み後、１００℃の熱水で２時間処理し熱水可溶性ポリマーの９９％以上を除去し、ＰＥＴナノポーラスファイバーからなる丸編みを得た。このＰＥＴナノポーラスファイバーからなる丸編みに染色を施し発色性評価を行ったが、発色性に優れ、染色斑も無かった。また、ΔＭＲ＝２％とＰＥＴとしては優れた吸湿性を示した。
【０１０８】
この丸編みからＰＥＴナノポーラスファイバーを抜き出し、繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、島ポリマーが抜けた跡は直径２０ｎｍ程度の細孔となっており、直径が５０ｎｍ以上の大きな細孔は皆無であった。
【０１０９】
実施例１２
延伸仮撚り加工時のヒーター１３温度を１２０℃として、実施例１０と同様に延伸仮撚りを行ったところ、未解撚はゼロになったが、ＣＲ値が２５％とやや低くなった。得られたポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、粗大な凝集ポリマー粒子を含まず、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は０．１％以下、直径１００ｎｍ以上の面積比も０．１％以下であった。
【０１１０】
このポリマーアロイ繊維を実施例１０と同様に丸編み後、１００℃の熱水で２時間処理し熱水可溶性ポリマーの９９％以上を除去し、ＰＥＴナノポーラスファイバーからなる丸編みを得た。このＰＥＴナノポーラスファイバーからなる丸編みに染色を施し発色性評価を行ったが、発色性に優れ、染色斑も無かった。また、ΔＭＲ＝２％とＰＥＴとしては優れた吸湿性を示した。
【０１１１】
この丸編みからＰＥＴナノポーラスファイバーを抜き出し、繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、島ポリマーが抜けた跡は直径２０ｎｍ程度の細孔となっており、直径が５０ｎｍ以上の大きな細孔は皆無であった。
【０１１２】
【表３】
【０１１３】
実施例１３
実施例１および７で作製したポリマーアロイ捲縮糸を鞘糸として用いて、東レ(株)製ポリウレタン繊維糸である“ライクラ(登録商標)”をカバリングした。そして、このカバリング糸を用いてタイツ用の編み地を作製した後、実施例１と同様にアルカリ処理を行いＮ６ナノポーラスファイバーからなるタイツ用編み地を作製した。このタイツ用編み地の目付は１００ｇ／ｍ2でああり、Ｎ６ナノファイバーとポリウレタン繊維糸の重量比率はそれぞれ９５％と５％であった。これにシリコーン処理、揉布処理を行った。そして、このタイツ用編み地を縫製し、タイツを作製した。このタイツは実施例１のものを使用した場合はΔＭＲが５．６％、実施例７のものを使用した場合はΔＭＲが５．１％と吸湿性に富み、また繊細なタッチと人肌のようなしっとりとしたみずみずしい風合いを示し、非常に着用快適性の高いものであった。
【０１１４】
このタイツを１日着用後、家庭洗濯を行い、さらに着用するというサイクルで、１０サイクルの着用耐久試験を行ったところ、実施例１のものを使用した場合はつま先部に若干白化が見られたが、実施例７のものを使用した場合は白化は見られなかった。これは、実施例７のナノポーラスファイバーの方が強度が高いためと考えられる。
【０１１５】
実施例１４
単孔吐出量、孔数を変更し、実施例１と同様に溶融紡糸を行い、４００ｄｔｅｘ、９６フィラメントのＮ６／共重合ＰＥＴポリマーアロイ繊維を得た。このポリマーアロイ繊維の強度は２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度は１００％、Ｕ％は１．２％であった。これに実施例１と同様に延伸仮撚りを施し、３３３ｄｔｅｘ、９６フィラメントの仮撚り加工糸を得た。得られた仮撚り加工糸は、強度３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度３０％であった。得られたポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、粗大な凝集ポリマー粒子を含まず、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は０．１％以下、直径１００ｎｍ以上の面積比も１％以下であった。また、島の平均直径は２７ｎｍであった。
【０１１６】
この仮撚り加工糸に３００ターン／ｍの甘撚りを施し、Ｓ撚り／Ｚ撚り双糸で経糸および緯糸に用いて、２／２のツイル織物を作製した。そして、得られたツイル織物に実施例９と同様にアルカリ処理を施し、Ｎ６ナノポーラスファイバーからなる目付１５０ｇ／ｍ2のカーテン用生地を得た。
【０１１７】
また、これの吸湿率(ΔＭＲ)は５．５％と十分な吸湿性を示した。そして、この生地を用いてカーテンを作製し６畳間に吊したところ、爽やかな室内環境とすることができ、さらに結露も抑制できるものであった。このカーテンを家庭用洗濯機で洗濯ネットに入れて洗濯・脱水したが形くずれは発生せず、良好な寸法安定性を示した。
【０１１８】
【発明の効果】
本発明の粗大な凝集ポリマー粒子を含まないポリマーアロイ捲縮糸により、発色性が良好で、吸着特性に優れたナノポーラスファイバーからなる嵩高布帛を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面を示すＴＥＭ写真である。
【図２】実施例１のポリマーアロイ捲縮糸の繊維縦断面を示すＴＥＭ写真である。
【図３】実施例１のナノポーラスファイバーの繊維横断面を示すＴＥＭ写真である。
【図４】実施例１のポリマーアロイペレットの断面を示すＴＥＭ写真である。
【図５】実施例３のポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面を示すＴＥＭ写真である。
【図６】実施例５のポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面を示すＴＥＭ写真である。
【図７】実施例８のポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面を示すＴＥＭ写真である。
【図８】層状構造ポリマーアロイ繊維の繊維横断面を示すＴＥＭ写真である。
【図９】実施例８のポリマーアロイ捲縮糸の繊維縦断面を示すＴＥＭ写真である。
【図１０】海海構造の繊維横断面を示すＴＥＭ写真である。
【図１１】比較例１のポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面を示すＴＥＭ写真である。
【図１２】比較例１の多孔性繊維の繊維横断面を示すＴＥＭ写真である。
【図１３】実施例１０のポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面を示すＴＥＭ写真である。
【図１４】実施例１０のナノポーラスファイバーの繊維横断面を示すＴＥＭ写真である。
【図１５】紡糸装置を示す図である。
【図１６】仮撚り装置を示す図である。
【図１７】紡糸装置を示す図である。
【符号の説明】
１：ホッパー
２：溶融部
３：紡糸パック
４：口金
５：チムニー
６：糸条
７：集束給油ガイド
８：第１引き取りローラー
９：第２引き取りローラー
１０：巻き取り糸
１１：未延伸糸
１２：フィードローラー
１３：ヒーター
１４：冷却板
１５：回転子
１６：デリバリーローラー
１７：仮撚加工糸
１８：静止混練器
【発明の属する技術分野】
本発明は、易溶解性ポリマーが凝集した粗大ポリマー粒子をほとんど含まず分散均一性に優れ嵩高で捲縮品位良好なポリマーアロイ捲縮糸に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ナイロン６(Ｎ６)やナイロン６６(Ｎ６６)に代表されるポリアミド繊維やポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)やポリブチレンテレフタレート(ＰＢＴ)に代表されるポリエステル繊維は力学特性や寸法安定性に優れるため、衣料用途のみならずインテリアや車両内装、産業用途等幅広く利用されている。また、ポリエチレン(ＰＥ)やポリプロピレン(ＰＰ)等に代表されるポリオレフィン繊維は軽さを活かして産業用途に幅広く利用されている。
【０００３】
しかし、単一のポリマーからなる繊維ではその性能に限界があるため、従来から共重合やポリマーブレンドといったポリマー改質、また複合紡糸や混繊紡糸による機能の複合化が検討されてきた。中でも、ポリマーブレンドは新しくポリマーを設計する必要が無く、しかも単成分紡糸機を用いても製造が可能であることから特に活発な検討が行われてきた。
【０００４】
ところで、繊維に軽量感や吸水性を付与することを目的として、従来から中空繊維や多孔繊維の検討もなされてきた。中空繊維については高中空率を目指して開発が進められたが、仮撚り加工等で中空が潰れてしまう問題があった。このため、最近、水溶性ポリマーとの複合繊維を利用した多島中空繊維も開発されているが、中空径が１μｍ以上であるため中空部のポリマー／空気界面での可視光の散乱が多くなり、繊維の発色性が著しく低下する問題があった。
【０００５】
一方、サブμｍレベルの細孔を多数有する多孔繊維も検討されているが、この時は複合紡糸ではなくポリマーブレンド紡糸が利用されてきた。例えば、ナイロンに親水基共重合ＰＥＴをブレンドして繊維化し、これから共重合ＰＥＴを溶出することで多孔ナイロン繊維が得られることが知られている(特許文献１)。これにより、サブμｍレベルの表面凹凸や細孔が形成されるためパール様光沢が得られるのであるが、逆に発色性は著しく低下してしまう問題があった。これは、細孔サイズが可視光の波長レベルであり、しかも細孔が多数あるため、多島中空繊維に比べても可視光の散乱が多くなるためである。また、細孔サイズが可視光より小さい細孔を有する例(特許文献２)もあるが、実際にはブレンド繊維中でＰＥＴの粗大な凝集粒子が存在し、この凝集粒子が溶出されサブμｍ〜１μｍレベルの粗大孔となるため、やはり特許文献１同様に発色性低下の問題があった。実際、該文献２ページ目左上下から７行目には「ポリアミド中にポリエステル成分が大部分０．０１〜０．１μの太さのすじとして存在し、溶出後もほぼその大きさの空洞が存在している。」と記載されており、ＰＥＴ凝集粒子の存在が暗示されている。この他にもナイロン／ＰＥＴブレンド繊維を利用した多孔繊維の例(特許文献３、４)があるが、ナイロン中でのＰＥＴの分散サイズばらつきが大きく、０．１〜１μｍ近くまでの分布を持つものであり、粗大孔による発色性低下の問題を解決できなかった。
【０００６】
上記公知技術のように、海島構造を持つポリマーブレンド繊維において、島ポリマーをサブμｍ以下まで超微分散化しようとすると、島ポリマーは本来非相溶であるため熱力学の基本法則に従い表面自由エネルギーを最小にするために、どうしても粗大な凝集ポリマー粒子を形成しやすくなってしまう。それにより、多孔繊維にした際に発色性が低下する問題は避けられないものであった。また、このような粗大な凝集ポリマー粒子を含んだものは、紡糸工程で安定したドラフトが掛けにくく糸斑のが出来やすいため、後に仮撚加工を施しても毛羽、未解撚の発生によって品位が低下したり、高捲縮糸を得ることは困難であった。
【０００７】
また、特に島ポリマーにアルキレングリコール誘導体のような融点や軟化点が１００℃以下のものを用い、これが粗大な凝集粒子となると、捲縮や撚糸といった糸加工や布帛加工時の熱によって単繊維間の融着が発生し、断糸、毛羽、品位低下等のトラブルとなってしまう問題もあった。実際、捲縮加工の一種である仮撚り加工ではヒーター温度は１６０〜２２０℃程度、布帛加工ではヒートセット温度は１６０〜１８０℃程度が採用される場合が多く、島ポリマーに低融点ポリマーを用いた場合には粗大な凝集粒子は致命的な欠点となっていた。
【０００８】
ところで、ＰＥＴにエチレンナフタレートを多量に共重合した共重合ポリエステルにポリエーテルイミド(ＰＥＩ)を多量ブレンドする極めて限定された特殊なポリマーアロイ繊維とすることで、通常は、ブレンドポリマーが筋状に分散するのに対し、このポリマーアロイ繊維中ではブレンドポリマー(ＰＥＩ)が粒状に分散するという極めて例外的なポリマーアロイ形態とすることで、ＰＥＩが共重合ポリエステル中に数十ｎｍオーダーで分散できることが知られていた(特許文献５)。しかしながら、該公報では混練温度や紡糸温度はＰＥＩの溶融温度に合わせ、それぞれ３２０℃、３１５℃と共重合ポリエステルには高すぎるものとなっており、共重合ポリエステルの熱分解が著しく、糸斑が極めて大きくしかも強度の低い繊維しか得られなかった。このため、これに仮撚り加工等の捲縮加工を施しても糸切れや毛羽が多発し、実質的に捲縮加工を施すことができなかった。また、わずかに捲縮加工できたとしても、原糸であるポリマーアロイ繊維の糸斑が大きいため、未解撚が多発し、満足な捲縮性能を得ることができなかった。
【０００９】
このように、超多孔繊維としても発色性を低下させず、粗大なポリマー凝集粒子をほとんど含まず分散均一性に優れ、嵩高で捲縮品位良好なポリマーアロイ捲縮糸が求められていた。
【００１０】
【特許文献１】
特開平２−１７５９６５号公報(１〜５ページ)
【００１１】
【特許文献２】
特開昭５６−１０７０６９号公報(１〜３ページ)
【００１２】
【特許文献３】
特開平８−１５８２５１号公報(１〜７ページ)
【００１３】
【特許文献４】
特開平８−２９６１２３号公報(１〜７ページ)
【００１４】
【特許文献５】
特開平８−１１３８２９号公報(７〜１０ページ)
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来のポリマーブレンド繊維とは異なり、粗大なポリマー凝集粒子をほとんど含まず分散均一性に優れ嵩高で捲縮品位良好なポリマーアロイ捲縮糸を提供するものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、難溶解性ポリマーが海、易溶解性ポリマーが島の海島構造を形成し、島成分全体に占める直径２００ｎｍ以上の島ポリマーの面積比が３％以下で、ＣＲ値が２０％以上であるポリマーアロイ捲縮糸、または溶解性の異なる２種以上のポリマーからなり、易溶解ポリマー１層の平均厚みが０．１〜５０ｎｍであり、かつ層状構造領域を繊維横断面積あたり５０％以上有し、ＣＲ値が２０％以上であるポリマーアロイ捲縮糸により達成される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明でいうポリマーとはポリエステルやポリアミド、またポリオレフィンに代表される熱可塑性ポリマーやフェノール樹脂等のような熱硬化性ポリマー、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリルに代表される熱可塑性に乏しいポリマーや生体ポリマー等のことを言うが、熱可塑性ポリマーが成形性の点から好ましい。
【００１８】
中でもポリエステルやポリアミドに代表される重縮合系ポリマーは融点が高いものが多く、より好ましい。ポリマーの融点は１６５℃以上であると耐熱性が良好であり好ましい。例えば、ポリ乳酸(ＰＬＡ)は１７０℃、ＰＥＴは２５５℃、Ｎ６は２２０℃である。また、ポリマーには粒子、難燃剤、帯電防止剤等の添加物を含有させていても良い。
【００１９】
またポリマーの性質を損なわない範囲で他の成分が共重合されていても良いが、難溶解性ポリマーとしてはポリマー本来の耐熱性や力学特性を保持するためには共重合率は５ｍｏｌ％あるいは５重量％以下であることが好ましい。また、ポリマーの分子量は、繊維形成能や力学特性の点から数平均分子量で１万〜５０万であることが好ましい。特に衣料、インテリア、車両内装等に用いる場合には、難溶解性ポリマーとしては共重合率が５ｍｏｌ％または５重量％以下の相対粘度２以上のＮ６、Ｎ６６、極限粘度０．５０以上のＰＥＴ、ポリトリメチレンテレフタレート(ＰＴＴ)、ＰＢＴ、ＰＬＡがより好ましい。ただし、易溶解性ポリマーは後で除去することを考慮すると、本願目的を達成する範囲であれば数平均分子量は３０００以上であっても良い。
【００２０】
本発明では、２つの様態のポリマーアロイ捲縮糸があるが、第１の様態は、難溶解性ポリマーが海、易溶解性ポリマーが島の海島構造ポリマーアロイである。これにより、易溶解性ポリマーを溶剤で除去することで多孔性繊維を容易に得ることができるのである。ここで海島構造とは２種以上のポリマーが相分離構造を採り、メジャー成分あるいは低粘度成分がマトリックス、マイナー成分あるいは高粘度成分がドメインとなる構造を言うものである。その一例を図１(繊維横断面ＴＥＭ写真)に示すが、濃い部分が難溶解性ポリマー、淡い部分が易溶解性ポリマーである。なお、相溶性の比較的良いポリマーアロイ系では、島が１０ｎｍ程度まで超微細化され、これらが一部集合した数珠状の島形状を採る場合もある(図５)。ポリマーアロイ繊維中のポリマー種類は溶解性の異なる２種以上であれば良く、必要に応じて難溶解性ポリマー、易溶解性ポリマーの種類を増やすことができ、また相溶化剤を併用することももちろん可能である。
【００２１】
さらに、直径２００ｎｍ以上の島、すなわち粗大な凝集ポリマー粒子の存在比が島成分全体に対し面積比で３％以下であることが重要である。可視光の波長は４００〜８００ｎｍ程度であるため、直径２００ｎｍ以上の島がほとんど存在しないことにより、多孔性繊維とした時の発色性低下を著しく低減することができるのである。ここで、島はややひずんだ楕円形状となる場合があり必ずしも真円とは限らないため、直径は島面積から円換算で求めたものとする。また、島全体に対する面積は、繊維断面中に存在する全ての島ポリマーを合計した面積であり、繊維断面観察やポリマーブレンド比から見積もることができる。直径２００ｎｍ以上の島ポリマーの面積比は好ましくは１％以下である。より好ましくは直径１００ｎｍ以上の島ポリマーの面積比は３％以下であり、さらに好ましくは直径１００ｎｍ以上の島ポリマーの面積比は１％以下である。
【００２２】
さらに、捲縮特性の指標であるＣＲ値が２０％以上であることが重要である。ここでＣＲ値とは以下のようにして定義されるものである。すなわち、繊維糸条をかせ取りし、無荷重下にて難溶解性ポリマーがナイロンの場合は６０℃、ポリエステルの場合は９０℃の水で２０分間処理し、その後、一昼夜風乾させたものを水中で０．００１８ｃＮ／ｄｔｅｘ(2mg／デニール)の初荷重と０．０８８ｃＮ／ｄｔｅｘ(0.1g／デニール)の伸長荷重を掛け２分後のかせ長を測定し(Ｌ１(mm))、その後伸長荷重を除重してから２分後のかせ長を測定する(Ｌ２(mm))。そして、以下の式にしたがい計算を行う。
【００２３】
ＣＲ値(％)＝[(Ｌ１−Ｌ２)／Ｌ１]×１００
本発明のようにポリマーアロイ捲縮糸のＣＲ値が２０％以上であれば該ポリマーアロイ捲縮糸を製織、製編などして布帛化し易溶解性ポリマーを除去した繊維製品はウールや綿などの天然繊維のように嵩高なものとなる。ＣＲ値は好ましくは３０％以上、より好ましくは４０％以上である。
【００２４】
また、島の平均直径が１〜１００ｎｍであると、島ポリマーを除去することにより従来の多孔繊維よりも孔サイズの小さなナノポーラスファイバーが得られるため好ましい。細孔サイズがナノレベルになると、可視光の散乱がほとんど起こらなくなるために発色性が著しく向上するだけでなく、有害な紫外線を大きく散乱するようになり、ＵＶカットという新たな機能が発現する。さらに、繊維表面積が飛躍的に増大するために、従来の多孔繊維では予想できなかった優れた吸湿性や吸着性が発現するという大きな利点がある。島の平均直径は、より好ましくは１〜５０ｎｍである。
【００２５】
上記のように島ポリマーが均一に超微分散化することによって、島ポリマーに低融点や低軟化点のポリマーを用いても、高温処理が行われる捲縮加工や撚糸等の糸加工や布帛加工の工程通過性を向上し、さらに得られる製品の品位も向上できるという利点もある。
【００２６】
本発明の第２の様態は、溶解性の異なる２種以上のポリマーからなり、１層の平均厚みが０．１〜５０ｎｍであり、かつ層状構造領域を繊維横断面積あたり５０％以上有し、ＣＲ値が２０％以上であるポリマーアロイ捲縮糸である。ここで層状構造とは、繊維横断面を透過型電子顕微鏡(ＴＥＭ)で観察した時、以下の状態を示すものである。すなわち、ブレンドされた異種ポリマー同士が層を形成し互いに入り組み合って存在している状態である(図７、繊維横断面ＴＥＭ写真)。ここで、ＴＥＭのサンプルは、濃い部分が難溶解性ポリマー、淡い部分が易溶解性ポリマーである。また、層を形成するという点でいわゆる海海構造(図１０、繊維横断面ＴＥＭ写真)とも明確に区別されるものである。海海構造はポリマーブレンドにおいて海／島が逆転する近傍のブレンド比で現れる極めて不安定な構造であり、当然この領域では安定紡糸を行うのは極めて困難である。
【００２７】
ここで、繊維横断面に占める層状構造領域の割合は５０％以上であることが重要である。これにより、後述するようなナノポーラスファイバーの形成が容易となり合成繊維の永年の課題であった吸湿・吸着性に優れた繊維を得ることができるとともに、力学特性や耐熱性を著しく向上することが可能なのである。繊維横断面に占める層状構造の割合は好ましくは９５％以上である。なお、ここで繊維横断面に占める層状構造領域の割合は繊維横断面のＴＥＭ写真から求めることができる。例えば、図８に示すように、点線で囲んだ部分が層状構造領域であり、それ以外(繊維表層部分)は海島構造である。この場合には、繊維横断面積と層状構造部分の面積から、繊維横断面に占める層状構造の割合を計算することができる。
【００２８】
ここで、繊維横断面方向における易溶解性ポリマー１層の平均厚みは１〜５０ｎｍであれば、異種ポリマーが十分超微分散しており、ブレンドポリマーの性能を十分発揮できる点から好ましい。また、この層は繊維長手方向には筋として伸びているものである(図９、繊維縦断面ＴＥＭ写真)。
【００２９】
本発明のポリマーアロイ捲縮糸において易溶解性ポリマーはアルカリ易溶解性ポリマーであると、島ポリマー除去による多孔化工程を通常の繊維の後加工工程であるアルカリ処理工程を利用できるため好ましい。例えば、易溶解性ポリマーとしてポリスチレン等の有機溶媒溶解性ポリマーを用いた場合は防爆設備が必要であることを考えると大きなメリットである。易溶解性ポリマーは熱水可溶性ポリマーであると、繊維の精練工程で島ポリマー除去できるためさらに好ましい。アルカリ易溶解性ポリマーとしては例えばポリエステルやポリカーボネート等を挙げることができ、熱水可溶性ポリマーとしては親水基を多量に共重合したポリエステル、またアルキレンオキサイドやポリビニルアルコール、またそれらの変性物等を挙げることができる。
【００３０】
難溶解性ポリマーと易溶解性ポリマーのブレンド比は特に制限は無いが、本発明のポリマーアロイ捲縮糸からナノポーラスファイバーを得る場合には難溶解性ポリマーのブレンド比を４０〜９５重量％とすることが好ましい。難溶解性ポリマーのブレンド比は、より好ましくは７０〜９０重量％である。
【００３１】
また、本発明のポリマーアロイ捲縮糸は粗大な凝集ポリマー粒子を含まないため紡糸工程が公知技術(特許文献１〜４)よりも安定化し、糸斑の小さな繊維が得られやすいという特徴を有する。糸斑はウースター斑(Ｕ％)で評価することが可能であるが、ポリマーアロイ捲縮糸の加工原糸のＵ％を０．１〜５％とすると、後に行う仮撚等の捲縮加工工程で毛羽、未解撚の発生を抑制することができ本発明の目的である嵩高で捲縮品位が良好な捲縮糸を得ることができ、得られた捲縮糸のＵ％も０．１〜５％とすることができ好ましい。また、アパレルやインテリア、車両内装等の繊維製品にした際、染色斑が小さく品位の高い物が得られ好ましい。特に仮撚り加工の場合はＵ％の小さな原糸を用いることで解撚工程が安定化するため、高捲縮でしかも未解撚などの無い品位の良い仮撚り加工糸が得られるのである。捲縮糸および捲縮加工原糸のＵ％はより好ましくは０．１〜２％、さらに好ましくは０．１〜１．５％である。また、特にアパレル用途で杢調を出す場合には、Ｕ％が３〜１０％の太細糸とすることもできる。
【００３２】
本発明のポリマーアロイ捲縮糸の強度は２ｃＮ／ｄｔｅｘ以上とすることで、撚糸や製織・製編工程等での工程通過性を向上することができ好ましい。強度は好ましくは３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。また、伸度は１５〜７０％であれば、やはり撚糸や製織・製編工程等での工程通過性を向上することができ好ましい。
【００３３】
本発明のポリマーアロイ捲縮糸は、三葉断面、十字断面、中空断面等様々な繊維断面形状を採用することができる。また、長繊維、短繊維、不織布、熱成形体等様々な繊維製品形態を採ることができる。そして、シャツやブルゾン、パンツ、コートといった快適衣料用途のみならず、カップやパッド等の衣料資材用途、カーテンやカーペット、マット、家具等のインテリア用途、さらにフィルター等の産業資材用途、車両内装用途にも好適に用いることができる。
【００３４】
本発明のポリマーアロイ捲縮糸の製造方法は特に制限されるものではないが、例えば下記のような方法を採用することができる。
【００３５】
すなわち、難溶解性ポリマーと易溶解性ポリマーを溶融混練し、難溶解性ポリマーおよび／または易溶解性ポリマーが微分散化した難溶解性ポリマー／易溶解性ポリマーからなるポリマーアロイを得る。そして、これを溶融紡糸後、仮撚等の捲縮加工を施すことにより本発明のポリマーアロイ捲縮糸を得ることができる。ここで、溶融混練方法が重要であり、押出混練機や静止混練器等により強制的に混練する事により粗大な凝集ポリマー粒子の生成を大幅に抑制することができるのである。公知技術(特許文献１〜４)ではいずれもチップブレンド(ドライブレンド)を用いているため、ブレンド斑が大きく島ポリマーの凝集を防ぐことができなかったのである。強制的に混練する観点から、混練装置としては二軸押出混練機、あるいは分割数１００万分割以上の静止混練器を用いることが好ましい。二軸押出混練機を用いる場合には、ニーディングディスクから成る混練部長はスクリュー有効長の２０〜４０％とすることで、高混練と滞留時間短縮によるポリマーの熱劣化抑制を両立させることができる。また、混練するポリマーの供給方法としては、ポリアミドとポリエステルを別々に計量、供給することで経時的なブレンド比の変動を抑制できる。この時、ペレットとして別々に供給しても、溶融状態で別々に供給しても良い。また、２種のポリマーを押出混練機の根本に供給しても良いし、一方を押出混練機の途中から供給するサイドフィードとしても良い。
【００３６】
一方、島ポリマーの再凝集を抑制する観点からポリマーアロイ形成、溶融から紡糸口金から吐出するまでの滞留時間も重要であり、ポリマーアロイの溶融部先端から紡糸口金から吐出するまでの時間は３０分以内とすることが好ましい。特にナイロンと親水基共重合ＰＥＴのアロイの場合は、親水基共重合ＰＥＴが再凝集し易いため注意が必要である。
【００３７】
また、島直径の微小化にはポリマーの組み合わせも重要であり、難溶解性ポリマーと易溶解性ポリマーの親和性を上げることで島となる易溶解性ポリマーを超微分散化し易くなる。例えば、難溶解性ポリマーとしてナイロン、易溶解性ポリマーとしてＰＥＴを用いる場合には、ＰＥＴに親水性成分である５−ナトリウムスルホイソフタル酸(ＳＳＩＡ)を共重合した親水基共重合ＰＥＴを用いると、ナイロンとの親和性を向上させることができる。特にＳＳＩＡの共重合率が４ｍｏｌ％以上の親水化ＰＥＴを用いることが好ましい。また、両者の溶融粘度比も重要であり、海ポリマー／島ポリマーの粘度比が大きくなるほど島ポリマーに大きな剪断力がかかり島が微分散化し易くなる。ただし、過度に粘度比が大きくなると混練斑や紡糸性悪化を引き起こすため、粘度比は０．１〜２程度とすることが好ましい。
【００３８】
ところで、ポリアミドはポリエステルに比べ耐熱性に劣り、熱劣化によりゲル化する傾向があることが知られている。さらに、ポリアミドとポリエステルをポリマーアロイ化すると、ポリエステルの分子鎖末端が触媒的に働くためか、ポリアミド単独の場合よりもはるかにゲル化し易い傾向があることが本発明を検討する中から明らかになってきた。ポリアミドはゲル化すると、糸切れや糸斑が発生するだけでなく、ポリマーの濾過圧力や、口金背面圧力等の工程圧力が上昇し、吐出量の上限が低くなったり、パックライフが短くなるため、単位時間あたりの生産性が大幅に低下するだけでなく、糸切れが頻発するといった大きな問題を引き起こしていた。このため、ポリアミド／ポリエステルアロイ繊維を得る場合には、ゲル化を抑制することが重要であった。このため、ポリマーアロイに用いるポリアミドのアミン末端を酢酸等で封鎖し、アミン末端基量を５．５×１０-3ｍｏｌ当量／ｇ以下とすることが好ましい。
【００３９】
上記したような紡糸法の特徴により、粗大な凝集ポリマー粒子の生成が抑制されるため、公知技術(特許文献１〜４)に比べ、ポリマーアロイの粘弾性バランスが崩れにくく紡糸吐出が安定し、曳糸性や糸斑を著しく向上できるという利点もある。さらに、口金孔径としては通常よりも大きい物を用いると、口金孔でのポリマーアロイへの剪断応力を低減し粘弾性バランスを保つことができるため、紡糸安定性が向上する。具体的にはポリマアロイの口金での吐出線速度を１５ｍ／分以下できる口金を用いることが好ましい。加えて、糸条の冷却も重要であり、口金から積極的な冷却開始位置までの距離は１〜１５ｃｍとすることで、伸長流動が不安定化しやすいポリマーアロイを迅速に固化させることで紡糸を安定化することができるのである。
【００４０】
また、島ポリマーを微細化する観点からは紡糸ドラフトは１００以上とすることが好ましい。さらに未延伸糸の寸法や物性の経時変化を抑制するためには紡糸速度は２５００ｍ／分以上として繊維構造を発達させることが好ましい。
【００４１】
捲縮加工工程での加工条件は、特に限定されるものではなく、捲縮付与の方法としては仮撚法、擦過法、ケンネル法、スタッファ法、エアジェット法、賦型法など種々の方法を採用でき、中でも捲縮特性、糸掛け操作性、加工安定性の良好な仮撚法が好ましい。仮撚回転装置としては、スピンドル式、摩擦式、エアジェット式などが挙げられるが、糸掛け操作性、加工安定性の面から３軸外接型摩擦仮撚装置やベルトニップ仮撚装置が特に好ましい。仮撚のヒーター温度は仮撚するポリマーアロイ原糸のポリマー組成によって異なるが、強伸度の低下や単糸間の融着によるくびれや未解撚などの捲縮異常を起こさない最も高い温度に設定することが好ましい。これにより、熱セット性がよく、捲縮の強固なポリマーアロイ捲縮糸を得ることができる。例えば、難溶解性ポリマーとしてナイロン、易溶解性ポリマーとしてＰＥＴを用いたポリマーアロイ糸を仮撚加工原糸として用いた場合は、仮撚工程のヒーター温度範囲は１３０〜２００℃が好適である。１３０℃以上として、捲縮耐久性を向上せしめ、捲縮を十分に発現させ、２００℃以下として、ポリマーアロイ捲縮糸の強伸度低下を防止して、融着防止や未解撚防止を図り、仮撚残存トルクを抑制し取り扱い易い糸を提供する。また必要に応じて、仮撚加工工程後さらに熱セットすることにより、残存トルク軽減や熱寸法安定性向上を図ったり、交絡処理を施したり、追撚したりしてもよい。
【００４２】
本発明のポリマーアロイ捲縮糸はそのままでも使用可能であるが、易溶解性ポリマーを溶媒により除去することによりナノレベルの細孔を無数に有するナノポーラスファイバーを得ることができる。ここで、ナノレベルの細孔とはＴＥＭで観察できる細孔直径が５０ｎｍ以下のものを言うものである。本発明のポリマーアロイ捲縮糸から作製したナノポーラスファイバーの一例を図３(繊維横断面ＴＥＭ写真)に示すが、濃い部分は高密度領域、淡い部分は低密度領域を示している。ここで淡い部分が細孔に相当すると考えられる。これから分かるように本発明のポリマーアロイ捲縮糸を用いると、粗大細孔の無い発色性に優れたナノポーラスファイバーを得ることができるのである。
【００４３】
このナノポーラスファイバーは無数のナノレベルの細孔により比表面積が増大し、優れた吸湿・吸着性を示すというメリットがある。実際に、Ｎ６ナノポーラスファイバーでは吸湿性の指標であるΔＭＲが５〜６％に達し、綿(ΔＭＲ＝４％)以上の優れた吸湿性を示すのである。また、このナノポーラスファイバーは水蒸気だけでなく種々の物質の吸着特性にも優れ、消臭繊維としても有用である。さらに、綿並の吸水性を発揮する場合もあるだけでなく、ウールのように糸長手方向に可逆的な水膨潤性を示す場合もあり、合成繊維でありながら天然繊維の機能を発現することも可能である。
【００４４】
また、本発明のポリマーアロイ捲縮糸から得られるナノポーラスファイバーは、平均細孔径を１００ｎｍ以下、また粗大細孔面積比を３％以下とできるため、従来の多孔繊維に比べ発色性低下が無く、高品質の染色布帛を提供することができる。なお、粗大細孔面積比とは細孔直径が５０ｎｍ以上の細孔の細孔全体に対する面積比である。ナノポーラスファイバーの平均細孔直径は５０ｎｍ以下、粗大細孔面積比は０．１％となると特に好ましい。なお、ここで言う細孔とは繊維中に含まれる無機粒子によるボイドは除くものとする。
【００４５】
以上のように、本発明のポリマーアロイ捲縮糸から得られるナノポーラスファイバーは従来の合成繊維には無い優れた特性を有するため、シャツやブルゾン、パンツ、コートといった快適衣料用途のみならず、カップやパッド等の衣料資材用途、カーテンやカーペット、マット、家具等のインテリア用途、さらにフィルター等の産業資材用途、車両内装用途にも好適に用いることができる。さらに、機能性分子の吸着により燃料電池の電極や血球分離といったＩＴ、メディカル関係のような最先端材料としても利用することができる。
【００４６】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明する。なお、実施例中の測定方法は以下の方法を用いた。
【００４７】
Ａ．ポリマーの溶融粘度
東洋精機製キャピログラフ１Ｂにより、ポリマーの溶融粘度を測定した。なお、サンプル投入から測定開始までのポリマーの貯留時間は１０分とした。
【００４８】
Ｂ．ナイロンの相対粘度
９８％硫酸を用い０.０１ｇ／ｍｌの溶液を調製し、２５℃で測定した。
【００４９】
Ｃ．ポリエステルの極限粘度［η］
オルソクロロフェノール中２５℃で測定した。
【００５０】
Ｄ．融点
Perkin Elmaer DSC-7を用いて、2nd runでポリマーの融解を示すピークトップ温度をポリマーの融点とした。このときの昇温速度は１６℃／分、サンプル量は１０ｍｇとした。
【００５１】
Ｅ．ポリアミドのアミン末端基量
ポリマー１ｇをフェノール−エタノール混合溶媒に溶解し、滴定によりアミン末端基量をポリアミドの重量ベースで求めた。
【００５２】
Ｆ．力学特性
室温(２５℃)で、初期試料長＝２００ｍｍ、引っ張り速度＝２００ｍｍ／分とし、JIS L1013に示される条件で荷重−伸長曲線を求めた。次に破断時の荷重値を初期の繊度で割り、それを強度とし、破断時の伸びを初期試料長で割り伸度として強伸度曲線を求めた。
【００５３】
Ｇ．ポリマーアロイ捲縮糸および捲縮加工原糸のウースター斑(Ｕ％)
ツェルベガーウスター株式会社製USTER TESTER 4を用いて給糸速度２００ｍ／分でノーマルモードで測定を行った。
【００５４】
Ｈ．ＴＥＭによる繊維横断面観察
繊維の横断面方向に超薄切片を切り出し、透過型電子顕微鏡(ＴＥＭ)で繊維横断面を観察した。また、必要に応じて金属染色を施した。
【００５５】
ＴＥＭ装置 ： 日立社製H-7100FA型
Ｉ．島の平均直径
島の平均直径は以下のようにして求める。すなわち、ＴＥＭによる繊維横断面写真を画像処理ソフト(WINROOF)を用いて島ポリマーの円換算による直径を求めた。平均直径は、それらの単純な数平均値を求めた。この時、平均に用いる島ドメイン数は同一横断面内で無作為抽出した３００以上の島ドメインを測定した。ただし、ＴＥＭ観察用のサンプルは超薄切片とするため、サンプルに破れや穴あきが発生しやすい。このため、島直径解析時にはサンプルの状況と照らし合わせながら慎重に行った。ナノポーラスファイバーの細孔径の解析もこれに準じた。また、層状構造アロイの場合の１層の平均厚みは、層部分の厚みを３００個所以上測定し、これの平均値を用いた。
【００５６】
Ｊ．ポリマーアロイ捲縮糸のＣＲ値
捲縮糸を５０ｃｍ程度の１０回巻きかせにし、一昼夜放置後、実質的に無荷重の状態で難溶解性ポリマーがナイロンの場合は６０℃、ポリエステルの場合は９０℃の水で２０分間処理し、その後、一昼夜風乾させたものを準備した。次に水中で０．００１８ｃＮ／ｄｔｅｘ(2mg／デニール)の初荷重と０．０８８ｃＮ／ｄｔｅｘ(0.1g／デニール)の伸長荷重を掛け２分後のかせ長を測定し(Ｌ１(mm))、その後伸長荷重を除重してから２分後のかせ長を測定した(Ｌ２(mm))。そして、以下の式によりＣＲ値を計算した。
【００５７】
ＣＲ値(％)＝[(Ｌ１−Ｌ２)／Ｌ１]×１００
Ｋ．繊維製品の嵩高度
織物、編物などの繊維製品の上から６．８６×１０２Ｐａ(7gf／cm2)の圧力をかけ、１０秒後の厚みを測定し(ｔ(cm))、これとは別に布帛の単位面積あたりの質量を測定した(ｗ(g／cm2))。そして、以下の式にしたがい計算を行った。
【００５８】
嵩高度(ｃｍ3／ｇ)＝ｔ／ｗ
Ｌ．発色性評価
得られたサンプルを常法にしたがい染色し、同条件で染色した比較サンプルとの発色性を比較した。比較サンプルはポリマーアロイ繊維の海ポリマーを単独で製糸したものを用いた。目視判定で、比較とほぼ同等の発色性が得られたものを合格(○)とし、それよりも劣るものを不合格とした(△、×)。
【００５９】
Ｍ．吸湿性(ΔＭＲ)
サンプルを秤量瓶に１〜２ｇ程度はかり取り、１１０℃に２時間保ち乾燥させ重量を測定し(Ｗ０)、次に対象物質を２０℃、相対湿度６５％に２４時間保持した後重量を測定する(Ｗ６５)。そして、これを３０℃、相対湿度９０％に２４時間保持した後重量を測定する(Ｗ９０)。そして、以下の式にしたがい計算を行う。
【００６０】
ＭＲ６５＝［(Ｗ６５−Ｗ０)／Ｗ０］×１００％ ・・・・・ (１)
ＭＲ９０＝［(Ｗ９０−Ｗ０)／Ｗ０］×１００％ ・・・・・ (２)
ΔＭＲ＝ＭＲ９０−ＭＲ６５ ・・・・・・・・・・・ (３)
実施例１
相対粘度２．１５、溶融粘度２７４ｐｏｉｓｅ(280℃、剪断速度2432sec-1)、融点２２０℃、アミン末端基量５．０×１０-3ｍｏｌ当量／ｇのＮ６(８０重量％)と極限粘度０．６０、溶融粘度１４００ｐｏｉｓｅ(280℃、剪断速度2432sec-1)、融点２５０℃の０．０５重量％の酸化チタンを含有する５−ナトリウムスルホイソフタル酸５ｍｏｌ％共重合した共重合ＰＥＴ(２０重量％)を二軸押出混練機で２６０℃で溶融混練してポリマーアロイチップを得た。この時、Ｎ６と共重合ＰＥＴを別々に計量し、別々に混練機に供給した。また、混練機のスクリューの直径は３７ｍｍ、有効長は１６７０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝４５．１であり、混練部(ニーディングディスク)長はスクリュー有効長の２８％とした。そして、このポリマーアロイを２７０℃の溶融部２で溶融し、紡糸温度２７５℃のスピンブロックに導いた。そして、限界濾過径１５μｍの金属不織布でポリマーアロイ溶融体を濾過した後、溶融紡糸した(図１５)。この時、溶融部２から吐出までの滞留時間は１０分間であった。吐出孔径０．３ｍｍ、吐出孔長０．６５ｍｍの口金を用い、単孔あたりの吐出量は２．１ｇ／分、ポリマーアロイの口金吐出線速度は２８ｍ／分であった。また、口金下面から冷却開始点(チムニー５の上端部)までの距離は９ｃｍであった。吐出された糸条は２０℃の冷却風で１ｍにわたって冷却固化され、口金４から１．８ｍ下方に設置した給油ガイド７で給油された後、非加熱の第１引き取りローラー８および第２引き取りローラー９を介して３８００ｍ／分で巻き取られた。この時の紡糸性は良好であり、口金直下で吐出ポリマーが膨れるバラス現象や、曳糸性不足による断糸等は発生せず、２４時間の連続紡糸の間の糸切れはゼロであった。また、ナイロンで問題となる巻き取りパッケージの経時膨潤によるパッケージ崩れも無く、優れた取り扱い性であった。また、このポリマーアロイ未延伸糸は強度２．６ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度１３８％、Ｕ％０．９％の優れた物性を示した。これに図１６の装置を用い延伸仮撚加工を施し、仮撚方向ＳおよびＺのポリマーアロイ仮撚糸を得た。この時、延伸倍率は１．５倍、ヒーター２３温度は１６５℃、仮撚回転子２５としてウレタンディスクの３軸外接型摩擦仮撚装置を用い、ディスク表面速度／加工糸速度の比(Ｄ／Ｙ比)は１．６５とした。加工性は良好で、断糸やローラー、仮撚回転子への巻き付きは見られなかった。得られた８７ｄｔｅｘ、２４フィラメントの仮撚り加工糸は強度３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度２９％、熱収縮率８％、Ｕ％１．０％、ＣＲ３８％の優れた物性を示し(表１)、未解撚もなく捲縮の品位も良好であった。得られたポリマーアロイ捲縮糸の横断面をＴＥＭで観察したところ、Ｎ６が海(濃い部分)、共重合ＰＥＴが島(薄い部分)の海島構造を示し(図１)、島の平均直径は２５ｎｍであり、共重合ＰＥＴが超微分散化したポリマーアロイ繊維が得られた。直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は０．１％以下、直径１００ｎｍ以上の面積比も０．９％以下であった。ここで、島成分全体に対する面積比とは島成分の面積の総和に対する比率のことを言い、粗大な凝集ポリマーの目安となるものである。また、繊維縦断面ＴＥＭ観察から島は筋状構造を形成していることが分かった(図２)。なお、溶融混練したポリマーアロイチップの断面ＴＥＭ写真を図４に示すが、島ポリマーが粒径２０〜３０ｎｍまで超微分散化しており、繊維横断面での島ポリマー直径(図１)同等であった。口金吐出から延伸仮撚を通じてポリマーは２００倍程度に引き延ばされ、本来、繊維横断面中では島ポリマー直径はポリマーアロイ中に比べ１／１４以下になるはずであるが、原料であるチップと繊維横断面での島ポリマー直径がほぼ同じであるということは、ポリマーアロイの溶融から口金吐出されるまでに島ポリマーが再凝集したことを示しており、これを抑制しながら島ポリマーを超微分散させるためには本実施例のように紡糸条件を適切に選ぶことが重要であることがわかる。
【００６１】
そして、仮撚方向ＳおよびＺのポリマーアロイ仮撚糸を引き揃え、これを２０Ｇの丸編みに製編し、３重量％の水酸化ナトリウム水溶液(９５℃、浴比１：５０)で１時間処理することにより、ポリマーアロイ仮撚糸から共重合ＰＥＴの９９％以上を溶解除去し、Ｎ６ナノポーラスファイバーからなる嵩高度６３ｃｍ3／ｇの繊維製品を得た。
【００６２】
このＮ６ナノポーラスファイバーからなる丸編みに染色を施し発色性評価を行ったが、発色性に優れ、染色斑も無かった。さらにこれの吸湿率(ΔＭＲ)を測定したところ、５．６％と綿を凌駕する優れた吸湿性を示した。
【００６３】
このＮ６ナノポーラスファイバーを丸編みから引き出し、繊維側面をＳＥＭにより観察したところ、倍率２０００倍程度では繊維表面に凹凸は見られずきれいな表面形態であった。また、このＮ６ナノポーラスファイバーの繊維横断面をＴＥＭで観察した(図３)ところ、直径２０〜３０ｎｍ程度の細孔の存在が確認できた。この細孔の平均値は２５ｎｍであり、直径が５０ｎｍ以上の大きな細孔は皆無であった。また、図３から明らかなように、これは独立孔を有するものであった。さらに、これの力学特性を測定したところ、強度２．６ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度３０％であり、繊維製品として充分な力学特性を示した。Ｎ６ナノポーラスファイバーの物性は表２に示した。
【００６４】
実施例２
Ｎ６と共重合ＰＥＴブレンド比を９５重量％／５重量％とし実施例１と同様に溶融混練を行った。そして、単孔あたりの吐出量、口金孔数を変更して実施例１と同様に溶融紡糸、延伸仮撚り加工を行い、９０ｄｔｅｘ、３４フィラメントのポリマーアロイ捲縮糸を得た。紡糸性は良好であり、２４時間の連続紡糸の間の糸切れはゼロであった。得られた高配向未延伸糸は、強度２．７ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｕ％０．８％と優れたものであった。また、延伸仮撚り加工工程での糸切れも無く、加工性も良好であった。さらに、ＣＲ値は４５％と大きな嵩高性を示しただけでなく、未解撚も無く捲縮品位にも優れたものであった。得られたポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、海島構造を示し、島の平均直径は２５ｎｍであり、共重合ＰＥＴが超微分散化したポリマーアロイ繊維が得られた。直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は０．１％以下、直径１００ｎｍ以上の面積比も１％以下であった。
【００６５】
このポリマーアロイ捲縮糸に３００Ｔ／ｍの甘撚りを施し、経糸および緯糸に用いて平織り物を作製し、実施例１と同様にアルカリ処理により共重合ＰＥＴの９９％以上を除去し、Ｎ６ナノポーラスファイバーからなる織物を得た。このＮ６ナノポーラスファイバーからなる織物に染色を施し発色性評価を行ったが、発色性に優れ、染色斑も無かった。この織物からＮ６ナノポーラスファイバーを抜き出し、繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、島ポリマーが抜けた跡は直径２０ｎｍ以下の細孔となっており、直径が５０ｎｍ以上の大きな細孔は皆無であった。Ｎ６ナノポーラスファイバーは表２に示すように優れた物性であった。
【００６６】
実施例３
Ｎ６と共重合ＰＥＴブレンド比を５０重量％／５０重量％とし実施例１と同様に溶融混練を行った。そして、単孔あたりの吐出量、口金孔数を変更して実施例１と同様に溶融紡糸、延伸仮撚り加工を行い、１５０ｄｔｅｘ、３４フィラメントのポリマーアロイ捲縮糸を得た。紡糸性は良好であり、２４時間の連続紡糸の間の糸切れはゼロであった。得られた高配向未延伸糸は、強度２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｕ％１．０％と優れたものであった。また、延伸仮撚り加工工程での糸切れも無く、加工性も良好であった。さらに、未解撚も無く捲縮品位にも優れたものであった。得られたポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面をＴＥＭで観察結果を図５に示すが、共重合ＰＥＴは直径１０〜２０ｎｍの島が数珠状に連なって存在しており、粗大な凝集ポリマー粒子を含まず、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は０．１％以下、直径１００ｎｍ以上の面積比も１％以下であった。また、糸物性は表１に示すとおり優れたものであった。
【００６７】
このポリマーアロイ捲縮糸に３００Ｔ／ｍの甘撚りを施し、経糸および緯糸に用いて平織り物を作製し、実施例１と同様にアルカリ処理により共重合ＰＥＴの９９％以上を除去し、Ｎ６ナノポーラスファイバーからなる織物を得た。このＮ６ナノポーラスファイバーからなる織物に染色を施し発色性評価を行ったが、発色性に優れ、染色斑も無かった。この織物からＮ６ナノポーラスファイバーを抜き出し、繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、島ポリマーが抜けた跡は直径２０ｎｍ以下の細孔となっており、直径が５０ｎｍ以上の大きな細孔は皆無であった。Ｎ６ナノポーラスファイバーは表２に示すように優れた物性であった。
【００６８】
実施例４
Ｎ６と共重合ＰＥＴの溶融粘度比を０．９、またＮ６のアミン末端基量を６．５×１０-3ｍｏｌ当量／ｇとして実施例１と同様に溶融混練、溶融紡糸、延伸仮撚り加工を行った。この時、Ｎ６のアミン末端基量が多いため、２４時間の連続紡糸で糸切れが２回と、問題になるほどではないが実施例１に比べると紡糸性がやや悪化し、得られた高配向未延伸糸のＵ％も２％とやや糸斑が大きくなった。なお、高配向未延伸糸の強度は２．５ｃＮ／ｄｔｅｘであった。また、延伸仮撚り加工工程でやや解撚が不安定となり、実施例１に比べるとやや未解撚が散見された。得られたポリマーアロイ捲縮糸は、いずれも粗大な凝集ポリマー粒子を含まず、直径２００ｎｍ以上の島ポリマーは島成分全体に対し面積比で０．１％以下、直径１００ｎｍ以上の島ポリマーも面積比で１％以下であり、ＣＲ値は３２％であった。ただし、実施例１に比べると紡糸の際の糸斑がやや大きかったため、Ｕ％が２．２％と捲縮糸の糸斑も大きくなった。
【００６９】
このポリマーアロイ捲縮糸を実施例１と同様に丸編み後、アルカリ処理により共重合ＰＥＴの９９％以上を除去し、Ｎ６ナノポーラスファイバーからなる丸編みを得た。このＮ６ナノポーラスファイバーからなる丸編みに染色を施し発色性評価を行ったが、発色性に優れたものであったが、やや染色斑が見られた。Ｎ６ナノポーラスファイバーは表２に示すように優れた物性であった。
【００７０】
実施例５
共重合ＰＥＴを５−ナトリウムスルホイソフタル酸を１２．５ｍｏｌ％、イソフタル酸を２６ｍｏｌ％共重合したＰＥＴとして、Ｎ６と共重合ＰＥＴの重量比を５０重量％／５０重量％とし、混練温度を２４５℃、仮撚り加工でのヒーター１３温度を１５０℃とし実施例３と同様にして溶融混練、溶融紡糸、延伸仮撚り加工を行った。紡糸性は良好であり、２４時間の連続紡糸の間の糸切れはゼロであった。得られた高配向未延伸糸は、強度２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｕ％１．０％と優れたものであった。また、延伸仮撚り加工性も良好であり、未解撚の無い品位に優れた捲縮糸が得られた。得られたポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面をＴＥＭで観察結果を図６に示すが、共重合ＰＥＴは短軸１０〜３０ｎｍ、長軸５０〜１００ｎｍ程度の層状の島として存在しており、粗大な凝集ポリマー粒子を含まず、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は０．１％以下、直径１００ｎｍ以上の面積比も１％以下であった。また、糸物性は表１に示すとおり優れたものであった。
【００７１】
このポリマーアロイ捲縮糸を実施例３と同様に製織後、アルカリ処理により共重合ＰＥＴの９９％以上を除去し、Ｎ６ナノポーラスファイバーからなる織物を得た。このＮ６ナノポーラスファイバーからなる織物に染色を施し発色性評価を行ったが、発色性に優れたものであった。また、この織物からＮ６ナノポーラスファイバーを抜き出し、繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、島ポリマーが抜けた跡は直径２０ｎｍ以下の細孔となっており、直径が５０ｎｍ以上の大きな細孔は皆無であった。Ｎ６ナノポーラスファイバーは表２に示すように優れた物性であった。
【００７２】
実施例６
共重合ＰＥＴの代わりにポリアルキレンオキサイド誘導体の熱水可溶性ポリマーである第一工業製薬株式会社製“パオゲンＰＰ−１５”(融点55℃、溶融粘度10000poise、280℃、2432sec-1)を用い混練温度を２４５℃として実施例１と同様に溶融混練した。そして、単孔あたりの吐出量と口金孔数を変更、紡糸速度を４０００ｍ／分として、実施例１と同様に溶融紡糸を行い６６ｄｔｅｘ、６８フィラメント、強度２．７ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｕ％１．２％のポリマーアロイ繊維を得た。紡糸性は良好であり、２４時間の連続紡糸の間の糸切れはゼロであった。これに延伸倍率を１．２倍として実施例１と同様に延伸仮撚り加工を施したが、島ポリマーの融点が５５℃であるため、仮撚り工程での解撚がやや不安定となり、得られた捲縮糸も実施例１に比べると未解撚が散見されるものであった。得られたポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面をＴＥＭで観察結果、粗大な凝集ポリマー粒子を含まず、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は１．３％であった。また、糸物性は表１に示すとおり優れたものであった。
【００７３】
このポリマーアロイ捲縮糸を実施例１と同様に丸編み後、１００℃の熱水で２時間処理することにより熱水可溶性ポリマーの９９％以上を除去し、Ｎ６ナノポーラスファイバーからなる丸編みを得た。また、このＮ６ナノポーラスファイバーからなる丸編みに染色を施し発色性評価を行ったが、発色性に優れたものであった。
【００７４】
この丸編みからＮ６ナノポーラスファイバーを引き出し、繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、島ポリマーが抜けた跡は直径３０ｎｍ程度の細孔となっており、直径が５０ｎｍ以上の大きな細孔は皆無であった。
【００７５】
実施例７
共重合ＰＥＴの代わりに重量平均分子量１２万、溶融粘度３４０ｐｏｉｓｅ(240℃、2432sec-1)、融点１７０℃のポリＬ乳酸(光学純度９９．５％以上)を用い混練温度を２２０℃として実施例１と同様に溶融混練した。
【００７６】
ポリ乳酸の重量平均分子量は以下のようにして求めた。試料のクロロホルム溶液にＴＨＦ(テトロヒドロフラン)を混合し測定溶液として、これをＷａｔｅｒｓ社製ゲルパーミテーションクロマトグラフィー(ＧＰＣ)Waters2690を用いて２５℃で測定し、ポリスチレン換算で重量平均分子量を求めた。なお、実施例１で用いたＮ６の２４０℃、２４３２ｓｅｃ-1での溶融粘度は５７０ｐｏｉｓｅであった。
【００７７】
そして、単孔あたりの吐出量と口金孔数を変更、紡糸速度を３５００ｍ／分として、実施例１と同様に溶融紡糸を行い１０５ｄｔｅｘ、３６フィラメント、強度３．１ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度１０７％、Ｕ％１．２％のポリマーアロイ繊維を得た。紡糸性は良好であり、２４時間の連続紡糸の間の糸切れはゼロであった。これに延伸倍率を１．４倍として実施例１と同様に延伸仮撚り加工を施し、７６ｄｔｅｘ、３６フィラメント、強度４．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度２９％、Ｕ％１．３％、ＣＲ３５％の仮撚り加工糸を得た。この時、ポリＬ乳酸の融点を考慮し、ヒーター温度を１６０℃としたため、未解撚がほとんど無い品位にも優れた仮撚り加工糸が得られ、延伸仮撚りでの工程通過性も良好であった。得られたポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面をＴＥＭで観察結果、粗大な凝集ポリマー粒子を含まず、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は０．１％以下、直径１００ｎｍ以上の島の面積比は１％以下であった。また、糸物性は表１に示すとおり優れたものであった。
【００７８】
このポリマーアロイ捲縮糸を実施例１と同様に丸編み後、アルカリ処理することによりポリＬ乳酸の９９％以上を除去し、Ｎ６ナノポーラスファイバーからなる丸編みを得た。また、このＮ６ナノポーラスファイバーからなる丸編みに染色を施し発色性評価を行ったが、発色性に優れたものであった。
【００７９】
この丸編みからＮ６ナノポーラスファイバーを引き出し、繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、島ポリマーが抜けた跡は直径３０ｎｍ程度の細孔となっており、直径が５０ｎｍ以上の大きな細孔は皆無であった。また、得られたナノポーラスファイバーの強度は実施例１に比べても高いものであった。
【００８０】
参考例８
実施例１で用いたＮ６と共重合ＰＥＴを図１７の装置を用いてそれぞれ２７０℃、２９０℃で溶融した後、紡糸パック３内に設置した静止混練器１８（東レエンジニアリング社製“ハイミキサー”１０段）により１０４万分割して混合した。そして、これを絶対濾過径２０μｍの金属不織布フィルターで濾過した後、実施例１と同様に紡糸、延伸仮撚り加工し、ポリマーアロイ捲縮糸を得た。この時、２４時間の紡糸で糸切れはゼロであり、得られた高配向未延伸糸は、強度２．７ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｕ％０．８％と優れたものであった。また、延伸仮撚り加工性も良好であり、未解撚の無い品位に優れた捲縮糸が得られた。
【００８１】
得られたポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面をＴＥＭで観察結果を図７に示すが、Ｎ６と共重合ＰＥＴは層状の構造を示し、ＰＥＴ層部分の平均厚みは２０ｎｍであり、粗大な凝集ポリマー粒子を含まず、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーあるいは層厚み２００ｎｍ以上の部分の共重合ＰＥＴ全体に対する面積比は０．１％以下、直径１００ｎｍ以上あるいは層厚み１００ｎｍ以上の部分の面積比も１％以下であった。また、層状構造領域の面積を見積もったところ、繊維横断面全体に対して９８％であり、繊維断面のほとんどが層状構造領域を形成していた。また、このポリマーアロイ繊維の縦断面をＴＥＭで観察したところ層が筋状になっていた(図９)。また、糸物性は表１に示すとおり優れたものであった。
【００８２】
このポリマーアロイ捲縮糸を実施例１と同様に丸編み後、アルカリ処理により共重合ＰＥＴの９９％以上を除去し、Ｎ６ナノポーラスファイバーからなる丸編みを得た。また、このＮ６ナノポーラスファイバーからなる丸編みに染色を施し発色性評価を行ったが、発色性に優れたものであった。Ｎ６ナノポーラスファイバーは表２に示すように優れた物性であった。
【００８３】
この丸編みからＮ６ナノポーラスファイバーを引き出し、繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、１０〜２０ｎｍ程度の微細な濃淡パターンを示し、直径２０ｎｍ以下の細孔が多数存在することが示唆された。また、直径が５０ｎｍ以上の大きな細孔は皆無であった。
【００８４】
実施例９
Ｎ６をＮ６６として参考例８と同様に溶融紡糸、延伸仮撚り加工を行った。この時、紡糸温度は２８０℃、延伸仮撚り加工のヒーター温度は１８０℃、Ｎ６６／熱水可溶性ポリマーのブレンド比は８０重量％／２０重量％とした。紡糸性は良好であり、２４時間の連続紡糸の間の糸切れはゼロであった。得られた高配向未延伸糸は、強度３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｕ％０．８％と優れたものであった。また、延伸仮撚り加工性も良好であり、未解撚の無い品位に優れた捲縮糸が得られた。得られたポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面をＴＥＭで観察結果、粗大な凝集ポリマー粒子を含まず、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は０．１％以下、直径１００ｎｍ以上の面積比も１％以下であった。また、糸物性は表１に示すとおり優れたものであった。
【００８５】
このポリマーアロイ捲縮糸に３００Ｔ／ｍの甘撚りを施し、経糸および緯糸に用いて平織り物を作製し、実施例４と同様にアルカリ処理により共重合ＰＥＴの９９％以上を除去し、Ｎ６ナノポーラスファイバーからなる織物を得た。このＮ６６ナノポーラスファイバーからなる織物に染色を施し発色性評価を行ったが、発色性に優れたものであった。この織物からＮ６６ナノポーラスファイバーを抜き出し、繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、島ポリマーが抜けた跡は直径２０ｎｍ以下の細孔となっており、直径が５０ｎｍ以上の大きな細孔は皆無であった。Ｎ６６ナノポーラスファイバーは表２に示すように優れた物性であった。
【００８６】
比較例１
共重合ＰＥＴをイソフタル酸を７ｍｏｌ％、ビスフェノールＡエチレンオキサイド付加物を４ｍｏｌ％共重合したＰＥＴとして、Ｎ６と共重合ＰＥＴの重量比を５０重量％／５０重量％、口金孔径を０．７ｍｍ、紡糸速度を１０００ｍ／分として実施例１と同様にして溶融混練、溶融紡糸を行った。問題となるほどではないが実施例１に比べると紡糸が不安定化し、２４時間の連続紡糸の間の糸切れは２回であった。ここで得られた未延伸糸を予熱温度８５℃、熱処理温度１３０℃、延伸倍率３倍で延伸し、強度３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｕ％２．３％のポリマーアロイ延伸糸を得た。これを用いて回転子１５をスピナーピンとし、延伸倍率を１．０１倍として仮撚り加工を行ったが、解撚がやや不安定となり、未解撚がやや多く品位に劣る物であった。得られたポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面をＴＥＭで観察結果を図１１に示すが、粗大な凝集ポリマー粒子はわずかであったが、島の平均直径が１４３ｎｍと大きく、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は５％であった。糸物性は表１に示した。
【００８７】
このポリマーアロイ捲縮糸を実施例１と同様に丸編み後、アルカリ処理により共重合ＰＥＴの９９％以上を除去し、Ｎ６ナノポーラスファイバーからなる丸編みを得た。これの発色性評価を行ったが、実施例１に比べると発色性に劣るものであった。
【００８８】
この丸編みからＮ６ナノポーラスファイバーを抜き出し、繊維横断面をＴＥＭで観察した結果を図１２に示すが、島ポリマーが抜けた跡(金属染料が凝集し黒く見える)が潰れ幅１０〜３０ｎｍ、長さ１００ｎｍ程度の細孔となっており、直径が５０〜１００ｎｍの大きな細孔も散見された。
【００８９】
比較例２
混練方法を二軸押出混練機ではなく単純なチップブレンドとして図１５の装置を用い、実施例１と同様に溶融紡糸を行った。紡糸中のポリマーの吐出が安定せず、紡糸性は劣悪であり紡糸中に糸切れが頻発し、安定して糸を巻き取ることができなかった。しかし、わずかに得た未延伸糸を用い、ヒーター温度を１６０℃として実施例１と同様に延伸仮撚り加工を行ったが、糸切れが頻発しただけでなく未解撚が多く品位に劣る物であった。また、これのＣＲ値は１５％と低い物であった。得られたポリマーアロイ捲縮糸の横断面をＴＥＭで観察したところ、ブレンド斑が大きく、粗大な凝集ポリマー粒子が散見され、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は１０％であった。これを用いて実施例１同様にＮ６多孔性繊維を得たが、散乱光が多く白っぽいものであり、発色性に劣るものであった。
【００９０】
このポリマーアロイ捲縮糸を実施例１と同様に丸編み後、アルカリ処理により共重合ＰＥＴの９９％以上を除去すると、Ｎ６ナノポーラスファイバーからなる嵩高度１８ｃｍ3／ｇの繊維製品が得られた。
【００９１】
比較例３
実施例２で用いたＮ６を５０重量％と５−ナトリウムスルホイソフタル酸を２．５ｍｏｌ％、ビスフェノールＡエチレンオキサイド付加物３．５ｍｏｌ％共重合したポリエチレンテレフタレートを５０重量％を単純にチップブレンドした後、２９０℃で溶融し、孔径０．６ｍｍの丸孔口金から吐出し、図１５の装置を用い、紡糸速度１２００ｍ／分で溶融紡糸を行った。しかし、紡糸中のポリマーの吐出が安定せず、紡糸性は劣悪であり紡糸中に糸切れが頻発し、安定して糸を巻き取ることができなかった。わずかに得た未延伸糸を用いて１２０℃の熱プレートを用い延伸倍率２．７倍で延伸した。これにより、８５ｄｔｅｘ、２４フィラメントのポリマーアロイ繊維を得た。これを用いて回転子１５をスピナーピンとし、延伸倍率を１．０１倍として仮撚り加工を行ったが、糸切れが頻発しただけでなく未解撚が多く品位に劣る物であった。また、これのＣＲ値は１６％と低い物であった。得られたポリマーアロイ捲縮糸の横断面をＴＥＭで観察したところ、ブレンド斑が大きく、粗大な凝集ポリマー粒子が散見され、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は１０％であった。これを用いて比較例２同様にＮ６多孔性繊維を得たが、散乱光が多く白っぽいものであり、発色性に劣るものであった。
【００９２】
比較例４
実施例２で用いたＮ６を７０重量％、極限粘度０．６０の５−ナトリウムスルホイソフタル酸を４．５ｍｏｌ％、分子量４０００のポリエチレングリコールを８．５重量％共重合したポリエチレンテレフタレートを３０重量％を単純にチップブレンドして２８０℃で溶融し、孔径０．６ｍｍの丸孔口金から吐出し、図１５の装置を用い、紡糸速度１０００ｍ／分で溶融紡糸を行った。しかし、紡糸中のポリマーの吐出が安定せず、紡糸性は劣悪であり紡糸中に糸切れが頻発し、安定して糸を巻き取ることができなかった。わずかに得た未延伸糸を用いて延伸倍率３．３５倍、予熱温度９０℃、熱処理温度１３０℃で延伸・熱処理した。これにより、８５ｄｔｅｘ、２４フィラメントのポリマーアロイ繊維を得た。これを用いて比較例３と同様に仮撚り加工を行ったが、糸切れが頻発しただけでなく未解撚が多く品位に劣る物であった。また、これのＣＲ値は１６％と低い物であった。得られたポリマーアロイ捲縮糸の横断面をＴＥＭで観察したところ、ブレンド斑が大きく、粗大な凝集ポリマー粒子が散見され、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は８％であった。これを用いて比較例２同様にＮ６多孔性繊維を得たが、散乱光が多く白っぽいものであり、発色性に劣るものであった。
【００９３】
比較例５
実施例２で用いたＮ６を７７重量％、ホモＰＥＴを２０重量％、相溶化剤としてブロックポリエーテルポリアミド(ポリエチレングリコール部分４５重量％＋ポリ−ε−カプロラクタム部分５５重量％)を３重量％を単純にチップブレンドして図１５の装置を用い、比較例１と同様に溶融紡糸を行った。しかし、紡糸中のポリマーの吐出が安定せず、紡糸性は劣悪であり紡糸中に糸切れが頻発し、安定して糸を巻き取ることができなかった。わずかに得た未延伸糸を用いて比較例１と同様に延伸・熱処理した。これにより、７７ｄｔｅｘ、２４フィラメントのポリマーアロイ繊維を得た。これを用いて比較例３と同様に仮撚り加工を行ったが、糸切れが頻発しただけでなく未解撚が多く品位に劣る物であった。また、これのＣＲ値は１５％と低い物であった。得られたポリマーアロイ捲縮糸の横断面をＴＥＭで観察したところ、ブレンド斑が大きく、粗大な凝集ポリマー粒子が散見され、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は１４％であった。これを用いて比較例２同様にＮ６多孔性繊維を得たが、散乱光が多く白っぽいものであり、発色性に劣るものであった。
【００９４】
比較例６
Ｎ６／共重合ＰＥＴブレンド比を２５重量％／７５重量％として比較例３と同様に溶融紡糸を行った。しかし、紡糸中のポリマーの吐出が安定せず、紡糸性は劣悪であり紡糸中に糸切れが頻発し、安定して糸を巻き取ることができなかった。わずかに得た未延伸糸を用いて１２０℃の熱プレートを用い延伸倍率２．７倍で延伸した。これにより、８５ｄｔｅｘ、２４フィラメントのポリマーアロイ繊維を得た。これの横断面をＴＥＭで観察したところ、比較例３とは異なりアルカリ難溶解性のＮ６が島、アルカリ易溶解性の共重合ＰＥＴが海を形成していた。また、ブレンド斑が大きく、粗大な凝集ポリマー粒子が散見され、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は１０％であった。
【００９５】
これを実施例１同様にアルカリ処理を施し、海共重合ＰＥＴを除去したところ、Ｎ６極細繊維が強固に接着した繊維が得られた。しかし、この繊維は強度を測定することも困難であり、実用的な繊維として取り扱うことは困難であった。
【００９６】
次に、ポリマーアロイ繊維をギ酸で処理し島Ｎ６を溶解除去したが、同時に共重合ＰＥＴの脆化も著しく、ぼろぼろと崩れやすい物であり実用的な繊維として取り扱うことは困難であった。このようにこのポリマーアロイ繊維は実質的に多孔性繊維を得ることができず、本発明の目的を達成できない物であった。
【００９７】
比較例７
エチレンナフタレートを全酸成分に対し１０ｍｏｌ％共重合した共重合ＰＥＴ(極限粘度０．６０)とポリエーテルイミド(ゼネラルエレクトリック社製“ウルテム”−１０００)を３０ｍφの二軸押出混練機を用い、３２０℃で混練した。この時、共重合ＰＥＴを７０重量％、ポリエーテルイミドを３０重量％として混練を行った。
【００９８】
ここで得られたポリマーアロイチップを十分乾燥後、口金孔数６ホール、単孔吐出量０．６ｇ／分、紡糸温度３１５℃、紡糸速度５００ｍ／分で溶融紡糸した。海ポリマーである共重合ＰＥＴの融点に比べ紡糸温度が高すぎたため紡糸が不安定化し、１２時間の紡糸で１０回の糸切れと紡糸性は不良であった。わずかに得られた未延伸糸を用いて、予熱ローラー温度９０℃、ホットプレート温度１２０℃、延伸倍率３．０倍で延伸を行ったが、糸切れが頻発した。ここで得られた延伸糸の強度は１．３ｃＮ／ｄｔｅｘと低いものであった。これは、混練温度、紡糸温度がメジャー成分である共重合ＰＥＴにとって高すぎたため熱分解によるポリマー劣化が発生したためと考えられる。また、これのＵ％も１６％と極度に悪いものであった。
【００９９】
この糸を用いてヒーター温度を２００℃として比較例３と同様に仮撚り加工を行ったが、糸切れが頻発し実質的に仮撚り加工不能であった。そこで、ヒーター温度を１２０℃まで低温化することでわずかに仮撚り加工糸を得ることができたが、ＣＲ値は８％と極端に低い物しか得られなかった。
【０１００】
このように、ポリマーに適した混練、紡糸条件を設定しないと高強度で糸斑の小さな糸が得られず、捲縮加工が不能となってしまった。以上のように、混練、紡糸条件をポリマー毎に最適化して初めて実用に耐えうる繊維が得られるのである。
【０１０１】
【表１】
【表２】
実施例１０
融点２５５℃のホモＰＥＴ(溶融粘度1110poise、280℃、2432sec-1)を８０重量％、実施例６で用いた熱水可溶性ポリマーを２０重量％として２７５℃で実施例１と同様に二軸押出混練機を用いて溶融混練を行った。これを溶融部２の温度を２８０℃、紡糸温度を２８０℃とし、単孔吐出量と口金孔数を変更して実施例１と同様に溶融紡糸を行ったところ、紡糸性は良好で２４時間の連続紡糸の間の糸切れはゼロであった。
得られた高配向未延伸糸は、強度２．７ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｕ％１．０％の優れたものであった。これにヒーター１３温度を１８０℃として延伸仮撚り加工を行い、９０ｄｔｅｘ、３６フラメント、ＣＲ値３０％、強度３．３ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度３０％、Ｕ％１．５％、熱収縮率７％のポリマーアロイ繊維を得た。しかし、島ポリマーの融点が５５℃であるため、仮撚り工程での解撚がやや不安定となり、得られた捲縮糸も実施例１に比べると問題となるほどではないが未解撚が散見されるものであった。得られたポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、粗大な凝集ポリマー粒子を含まず、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は０．１％以下、直径１００ｎｍ以上の面積比も１％以下であった(図１３)。また、糸物性は表３に示すとおり優れたものであった。
【０１０４】
このポリマーアロイ捲縮糸を実施例１と同様に丸編み後、１００℃の熱水で２時間処理し熱水可溶性ポリマーの９９％以上を除去し、ＰＥＴナノポーラスファイバーからなる丸編みを得た。このＰＥＴナノポーラスファイバーからなる丸編みに染色を施し発色性評価を行ったが、発色性に優れ、染色斑も無かった。
【０１０５】
この丸編みからＰＥＴナノポーラスファイバーを抜き出し繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、島ポリマーが抜けた跡は直径２０ｎｍ程度の細孔となっており、直径が５０ｎｍ以上の大きな細孔は皆無であった(図１４)。
【０１０６】
実施例１１
ホモＰＥＴをＰＥＧ１０００を８重量％、イソフタル酸を７ｍｏｌ％共重合したＰＥＴ(融点235℃、溶融粘度1000poise、280℃、2432sec-1)として２５５℃で実施例１０と同様に溶融混練を行った。これを溶融部２の温度を２５５℃、紡糸温度を２５５℃として実施例１０と同様に溶融紡糸を行ったところ、紡糸性は良好で２４時間の連続紡糸の間の糸切れはゼロであった。得られた高配向未延伸糸は、強度２．７ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｕ％１．０％の優れたものであった。これに実施例１０と同様に延伸仮撚り加工を行い、ＣＲ値３０％のポリマーアロイ捲縮糸を得たが、島ポリマーとして融点が５５℃の低融点ポリマーを用いているため、仮撚り加工時にやや未解撚を生じやすいものであった。得られたポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、粗大な凝集ポリマー粒子を含まず、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は０．１％以下、直径１００ｎｍ以上の面積比も１％以下であった。糸物性は表３に示すとおり優れたものであった。
【０１０７】
このポリマーアロイ繊維を実施例１０と同様に丸編み後、１００℃の熱水で２時間処理し熱水可溶性ポリマーの９９％以上を除去し、ＰＥＴナノポーラスファイバーからなる丸編みを得た。このＰＥＴナノポーラスファイバーからなる丸編みに染色を施し発色性評価を行ったが、発色性に優れ、染色斑も無かった。また、ΔＭＲ＝２％とＰＥＴとしては優れた吸湿性を示した。
【０１０８】
この丸編みからＰＥＴナノポーラスファイバーを抜き出し、繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、島ポリマーが抜けた跡は直径２０ｎｍ程度の細孔となっており、直径が５０ｎｍ以上の大きな細孔は皆無であった。
【０１０９】
実施例１２
延伸仮撚り加工時のヒーター１３温度を１２０℃として、実施例１０と同様に延伸仮撚りを行ったところ、未解撚はゼロになったが、ＣＲ値が２５％とやや低くなった。得られたポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、粗大な凝集ポリマー粒子を含まず、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は０．１％以下、直径１００ｎｍ以上の面積比も０．１％以下であった。
【０１１０】
このポリマーアロイ繊維を実施例１０と同様に丸編み後、１００℃の熱水で２時間処理し熱水可溶性ポリマーの９９％以上を除去し、ＰＥＴナノポーラスファイバーからなる丸編みを得た。このＰＥＴナノポーラスファイバーからなる丸編みに染色を施し発色性評価を行ったが、発色性に優れ、染色斑も無かった。また、ΔＭＲ＝２％とＰＥＴとしては優れた吸湿性を示した。
【０１１１】
この丸編みからＰＥＴナノポーラスファイバーを抜き出し、繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、島ポリマーが抜けた跡は直径２０ｎｍ程度の細孔となっており、直径が５０ｎｍ以上の大きな細孔は皆無であった。
【０１１２】
【表３】
実施例１３
実施例１および７で作製したポリマーアロイ捲縮糸を鞘糸として用いて、東レ(株)製ポリウレタン繊維糸である“ライクラ(登録商標)”をカバリングした。そして、このカバリング糸を用いてタイツ用の編み地を作製した後、実施例１と同様にアルカリ処理を行いＮ６ナノポーラスファイバーからなるタイツ用編み地を作製した。このタイツ用編み地の目付は１００ｇ／ｍ2でああり、Ｎ６ナノファイバーとポリウレタン繊維糸の重量比率はそれぞれ９５％と５％であった。これにシリコーン処理、揉布処理を行った。そして、このタイツ用編み地を縫製し、タイツを作製した。このタイツは実施例１のものを使用した場合はΔＭＲが５．６％、実施例７のものを使用した場合はΔＭＲが５．１％と吸湿性に富み、また繊細なタッチと人肌のようなしっとりとしたみずみずしい風合いを示し、非常に着用快適性の高いものであった。
【０１１４】
このタイツを１日着用後、家庭洗濯を行い、さらに着用するというサイクルで、１０サイクルの着用耐久試験を行ったところ、実施例１のものを使用した場合はつま先部に若干白化が見られたが、実施例７のものを使用した場合は白化は見られなかった。これは、実施例７のナノポーラスファイバーの方が強度が高いためと考えられる。
【０１１５】
実施例１４
単孔吐出量、孔数を変更し、実施例１と同様に溶融紡糸を行い、４００ｄｔｅｘ、９６フィラメントのＮ６／共重合ＰＥＴポリマーアロイ繊維を得た。このポリマーアロイ繊維の強度は２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度は１００％、Ｕ％は１．２％であった。これに実施例１と同様に延伸仮撚りを施し、３３３ｄｔｅｘ、９６フィラメントの仮撚り加工糸を得た。得られた仮撚り加工糸は、強度３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度３０％であった。得られたポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面をＴＥＭで観察した結果、粗大な凝集ポリマー粒子を含まず、直径が２００ｎｍ以上の島ポリマーの島成分全体に対する面積比は０．１％以下、直径１００ｎｍ以上の面積比も１％以下であった。また、島の平均直径は２７ｎｍであった。
【０１１６】
この仮撚り加工糸に３００ターン／ｍの甘撚りを施し、Ｓ撚り／Ｚ撚り双糸で経糸および緯糸に用いて、２／２のツイル織物を作製した。そして、得られたツイル織物に実施例９と同様にアルカリ処理を施し、Ｎ６ナノポーラスファイバーからなる目付１５０ｇ／ｍ2のカーテン用生地を得た。
【０１１７】
また、これの吸湿率(ΔＭＲ)は５．５％と十分な吸湿性を示した。そして、この生地を用いてカーテンを作製し６畳間に吊したところ、爽やかな室内環境とすることができ、さらに結露も抑制できるものであった。このカーテンを家庭用洗濯機で洗濯ネットに入れて洗濯・脱水したが形くずれは発生せず、良好な寸法安定性を示した。
【０１１８】
【発明の効果】
本発明の粗大な凝集ポリマー粒子を含まないポリマーアロイ捲縮糸により、発色性が良好で、吸着特性に優れたナノポーラスファイバーからなる嵩高布帛を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面を示すＴＥＭ写真である。
【図２】実施例１のポリマーアロイ捲縮糸の繊維縦断面を示すＴＥＭ写真である。
【図３】実施例１のナノポーラスファイバーの繊維横断面を示すＴＥＭ写真である。
【図４】実施例１のポリマーアロイペレットの断面を示すＴＥＭ写真である。
【図５】実施例３のポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面を示すＴＥＭ写真である。
【図６】実施例５のポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面を示すＴＥＭ写真である。
【図７】実施例８のポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面を示すＴＥＭ写真である。
【図８】層状構造ポリマーアロイ繊維の繊維横断面を示すＴＥＭ写真である。
【図９】実施例８のポリマーアロイ捲縮糸の繊維縦断面を示すＴＥＭ写真である。
【図１０】海海構造の繊維横断面を示すＴＥＭ写真である。
【図１１】比較例１のポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面を示すＴＥＭ写真である。
【図１２】比較例１の多孔性繊維の繊維横断面を示すＴＥＭ写真である。
【図１３】実施例１０のポリマーアロイ捲縮糸の繊維横断面を示すＴＥＭ写真である。
【図１４】実施例１０のナノポーラスファイバーの繊維横断面を示すＴＥＭ写真である。
【図１５】紡糸装置を示す図である。
【図１６】仮撚り装置を示す図である。
【図１７】紡糸装置を示す図である。
【符号の説明】
１：ホッパー
２：溶融部
３：紡糸パック
４：口金
５：チムニー
６：糸条
７：集束給油ガイド
８：第１引き取りローラー
９：第２引き取りローラー
１０：巻き取り糸
１１：未延伸糸
１２：フィードローラー
１３：ヒーター
１４：冷却板
１５：回転子
１６：デリバリーローラー
１７：仮撚加工糸
１８：静止混練器
Claims (10)
- 難溶解性ポリマーとしてナイロンが海、易溶解性ポリマーとしてポリ乳酸あるいは熱水可溶性ポリマーが島の海島構造を形成し、島成分全体に占める直径２００ｎｍ以上の島ポリマーの面積比が３％以下で、ＣＲ値が２０％以上であるポリマーアロイ捲縮糸。
- 難溶解性ポリマーとしてナイロンが海、易溶解性ポリマーとして５−ナトリウムスルホイソフタル酸を共重合したポリエチレンテレフタレートが島の海島構造を形成し、島成分全体に占める直径２００ｎｍ以上の島ポリマーの面積比が３％以下で、ＣＲ値が２０％以上であるポリマーアロイ捲縮糸。
- 難溶解性ポリマーとしてポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸から選ばれるポリエステルが海、易溶解性ポリマーとして熱水可溶性ポリマーが島の海島構造を形成し、島成分全体に占める直径２００ｎｍ以上の島ポリマーの面積比が３％以下で、ＣＲ値が２０％以上であるポリマーアロイ捲縮糸。
- ポリエチレンテレフタレートの極限粘度が０．５０以上であることを特徴とする請求項３記載のポリマーアロイ捲縮糸。
- ポリエチレンテレフタレートが、ポリエチレングリコールおよび／またはイソフタル酸を共重合した共重合ポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする請求項３記載のポリマーアロイ捲縮糸。
- 島の平均直径が１〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のポリマーアロイ捲縮糸。
- 難溶解性ポリマーのブレンド比が４０〜９５重量％であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載のポリマーアロイ捲縮糸。
- 請求項１〜７のうちのいずれか１項記載のポリマーアロイ捲縮糸を少なくとも一部に有する繊維製品。
- Ｕ％が０．１〜５％のポリマーアロイ原糸を仮撚り加工することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載のポリマーアロイ捲縮糸の製造方法。
- ２軸混練押出機を用いて作製されたポリマーアロイ原糸を仮撚り加工することを特徴とする請求項９記載のポリマーアロイ捲縮糸の製造方法。
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