JP5524984B2 - 海島繊維製造用紡糸口金 - Google Patents

Description

本発明は、海島繊維製造用紡糸口金に係り、より詳細には、島部分の個数が多くなる場合にも、紡糸される海島繊維の島接合現象を防止することができる海島繊維製造用紡糸口金に関する。

海島繊維は、海成分内に島成分が分散された断面構造を有する原糸であって、紡糸後、後加工工程で海成分を溶出または溶解して除去すると、島成分のみが残るために、樹脂の無駄使いと海成分を溶出させるための溶剤の使用などによるコスト増加及び環境汚染とが発生する問題はあるが、通常の極細繊維製造方法としては得られない超極細糸の製造が可能であり、人工スエードやフィルター、クリーニング製品のような産業用素材製造用原糸として広く使われている。

従来の海島繊維で海成分は、紡糸後、後加工工程で溶出または溶解される成分であり、島成分は、海成分除去後にも、残って繊維を形成する成分である。このような、海島繊維を使ってスエード調織編物などを製造する工程は、減量、起毛、染色などの複雑ないくつかの段階を経なければならず、なによりも、極細化された島成分繊維の繊度均一性と均一な起毛性とが品質の安定化において非常に重要であるので、島成分繊維の断面内配列と構成とが品質を決定する核心因子と言える。

したがって、海島繊維は、島成分の活用を極大化するために、アルカリ溶解性ポリマーを海成分として使い、繊維形成性ポリマーを島成分として使って、これらを海島型で複合紡糸して製造され、主に極細繊維を製造するための目的として生産されている。言い換えれば、海島繊維製造後、これをアルカリ溶液で処理して、アルカリ溶解性ポリマーである海成分を溶出することで、島成分のみで構成される極細繊維を製造する。このように、海島繊維から極細繊維を製造する方法は、直接紡糸で極細繊維を製造する方法に比べて、紡糸及び延伸操業性に優れ、より細繊度である極細繊維が得られる長所がある一方、製織または編織後、加工工程で海成分ポリマーを有機溶剤などで溶出、除去する工程が必要である。島成分繊維の極細化程度によって、最終材の品質向上を期することができるので、島成分繊維の繊度をさらに極細化するための研究、開発が多く進められていることが事実である。

現在まで通常的に商業化されている技術は、島成分繊維の個数が３７個以下のレベルであり、また極細化された島成分繊維の繊度が０．０５デニールレベルに留まっていることが現実である。したがって、島成分の繊維の個数を３８個以上に拡大することで、島成分繊維の繊度を０．０４デニール以下に製造することができる技術開発が必要であると言える。

しかし、島成分の個数が３８個以上である場合には、断面の形成構造が非常に重要であり、海島繊維断面内の島成分繊維配列が非常に精巧に設計されなければならない。具体的に、図１は、通常の海島繊維を製作するための海島繊維製造用紡糸口金の上面図である。具体的に、海島繊維製造用紡糸口金１は、海島繊維が吐き出される吐出部２と前記吐出部２の外周面を取り囲んだ外周部３とで構成される。そのうち、吐出部２は、通常的に一つの紡糸コア４を中心に複数個の島成分供給路５が紡糸型に形成され、所望の島成分の個数によって島成分供給路５の個数が変わりうる。前記吐出部２の外周辺を取り囲んだ外周部３には、海成分供給路６が形成される。前記図１の海島繊維紡糸用紡糸口金のそれぞれの供給路を通じて島成分と海成分とを注入すれば、紡糸口金の内部で海成分供給路６に供給された海成分が吐出部２に流入されて、前記吐出部２の内部を充填しながら、島成分供給路５を取り囲む。このような過程を通じて海成分の内部に形成された多数個の島部分を有する海島繊維を生産することができる。

図２、図３は、前述した図１の紡糸口金を通じて紡糸される従来の海島繊維の断面（３３１個の島部分からなる）であって、図２は、海島繊維の内部に一つの紡糸コア１１を中心に島部分１２が同心円状に配列されており、全体海島繊維の断面積で島部分が占める断面積が６０〜７０％である。図３も、海島繊維の内部に一つの紡糸コア１３を中心に島部分１４が同心円状に配列されており、全体海島繊維の断面積で島部分が占める断面積が７０〜８０％である。このような断面の構造は、島部分の個数が少ないときは異常がないが、島部分の個数が多くなるか（約３００個以上）、島部分の断面積が増加すれば、海島繊維の中心に形成された紡糸コア１１に隣接した島部分の場合、密集度が大きくなって、紡糸過程で紡糸コア周辺に位置する島部分間に互いに凝集現象が発生する。言い換えれば、海島繊維の島部分の個数が多くなり、断面積が増加するほど海島繊維の中心部分の島部分が接合されて、塊を形成する副作用（島接合現象）が発生する。このような観点から見ると、既存の島成分繊維が３７個以下である海島繊維の配列状態をそのまま拡大適用することでは、繊維断面の安定した形成を確保できないために、海島繊維断面内島成分繊維の配列のための特別な設計技術が切実に要求されている。

本発明は、前述した従来技術の問題点を解決するために案出されたものであって、本発明が解決しようとする第１の課題は、島部分の凝集現象を防止しながら、発色性を有する海島繊維を製造することができる海島繊維製造用紡糸口金を提供することである。

本発明は、前記第１の課題を解決するために、島成分供給路を含み、海島繊維が吐き出される吐出部と前記海島繊維吐出部の外周面に形成され、海成分供給路を含む外周部とからなる海島繊維製造用紡糸口金において、前記吐出部の内部に、前記島成分供給路が複数個の群に区画され、前記島成分供給路は、２個以上の紡糸コアを中心にグループ化されて配列され、前記複数個の群は、同じ群の内部の隣接した島成分供給路間の中心距離の最大値が、互いに隣合う群の間の隣接した島成分供給路間の中心距離の最小値よりも小さい海島繊維製造用紡糸口金を提供する。

本発明の望ましい実施態様によれば、前記吐出部は、内部に海成分供給路が一つ以上形成される。

また、本発明の望ましい他の実施態様によれば、前記紡糸コアは、吐出部の中心に一つの紡糸基準コアが位置し、これを中心に複数個の紡糸周辺コアが配列されうる。

本発明の望ましいさらに他の実施態様によれば、前記紡糸基準コアと複数個紡糸周辺コアとの隔離距離が実質的に一致することができる。

本発明の望ましいさらに他の実施態様によれば、前記複数個の紡糸周辺コアは、それぞれの隔離距離が実質的に一致することができる。

本発明の望ましいさらに他の実施態様によれば、前記紡糸周辺コアは、３〜２０個であり得る。

本発明の望ましいさらに他の実施態様によれば、前記紡糸周辺コアは、６〜１０個であり得る。

本発明の望ましいさらに他の実施態様によれば、前記一つの紡糸基準コアまたは一つの紡糸周辺コアに対して島成分供給路が１０〜３００個が配列されうる。

本発明の望ましいさらに他の実施態様によれば、前記紡糸基準コアと紡糸周辺コアとの間に海成分供給路が形成される。

本発明の望ましいさらに他の実施態様によれば、全体島成分供給路の個数が３８〜１５００個であり得る。

本発明の望ましいさらに他の実施態様によれば、全体島成分供給路の個数が５００〜１５００個であり得る。

本発明の望ましいさらに他の実施態様によれば、全体島成分供給路の個数が１０００〜１５００個であり得る。

本発明の望ましいさらに他の実施態様によれば、前記グループ化された島成分供給路の形状が、円状、楕円状、多角状または異型断面に整列されうる。

本発明の望ましいさらに他の実施態様によれば、前記グループ化された島成分供給路の形状が一致するか、異なりうる。

本発明の望ましいさらに他の実施態様によれば、前記吐出部の中心を基準に紡糸コアが配列されうる。

本発明の望ましいさらに他の実施態様によれば、前記吐出部の中心には、海成分供給路が形成される。

本発明の望ましいさらに他の実施態様によれば、前記紡糸コアの個数は、３〜２０個であり得る。

本発明の望ましいさらに他の実施態様によれば、前記紡糸コアの個数は、６〜１０個であり得る。

本発明の望ましいさらに他の実施態様によれば、前記紡糸コアの間に海成分供給路が形成される。

本発明の望ましいさらに他の実施態様によれば、前記吐出部の直径は、１５〜５０ｍｍであり得る。

本発明の望ましいさらに他の実施態様によれば、前記島成分供給路の直径は、０．１〜０．３ｍｍであり得る。

本発明の望ましいさらに他の実施態様によれば、前記海成分供給路の直径は、０．１〜０．３ｍｍであり得る。

本発明の望ましいさらに他の実施態様によれば、前記吐出部を２〜２０個含みうる。

本明細書で使われた用語について簡略に説明する。

別途に説明されていなければ、‘紡糸コア’とは、紡糸口金の上部口金を基準に島成分供給路が内部の一定の地点を中心にグループ化されて配列された場合（群を形成）、その一定の地点を意味する。

‘紡糸基準コア’とは、複数個の紡糸コアが存在し、一つの紡糸コアを中心に残りの紡糸コアが配列される場合、その中心となる紡糸コアを意味し、‘紡糸周辺コア’は、一つの紡糸コアを中心に配列される残りの紡糸コアを意味する。

‘島成分供給路がグループ化されて配列された’とは、複数個の島成分供給路が一つの紡糸コアを中心に一定の形状を有し、区画されて整列されたことを意味するものであって、例えば、紡糸口金の内部に紡糸コアが２個である場合、それぞれの紡糸コアを中心に島成分供給路が一定の形状に整列されるので、結局、これを通じて紡糸された海島繊維の内部で島部分は２個の群に区画される。

‘光発色繊維’とは、染料や顔料のような色を帯びる物質の物理的／化学的結合によって色を帯びるものではなく、繊維の構造的／光学的設計による光の干渉現象を用いて色が発現される繊維を意味する。

‘繊維が複屈折性を有する’という意味は、方向によって屈折率が異なる繊維に光を照射する場合、重合体に入射した光が方向の異なる２つの光に屈折されるということである。

‘等方性’とは、光が物体を通過するとき、方向に関係なく屈折率が一定であることを意味する。

‘異方性’とは、光の方向によって物体の光学的性質が異なるものであって、異方性物体は複屈折性を有し、等方性に対応する。

‘光変調’とは、照射された光が、反射、屈折、散乱するか、光度、波動の周期または光の性質が変化することを意味する。

本発明による海島繊維製造用紡糸口金を通じて製造された海島繊維は、島部分が２個以上の群に区画されて配列されるので、島部分の個数が５００個以上である場合にも、海島繊維の中心部分で島部分の凝集現象が発生しない。したがって、一つの海島繊維で５００個以上の島部分を配置させることができるので、島部分の繊度を減らすことができて、超極細糸の生産に非常に有利であるだけではなく、一つの海島繊維で５００個以上の超極細糸を生産することができて、生産コストを著しく節減することができる。

また、本発明の海島繊維製造用紡糸口金を通じて製造された海島繊維は、優れた光変調の効果によって、染料などの発色性を誘発する化合物を添加せずとも、海島比率、繊維直径によって特定色を発現させ、光発色繊維として活用されうる。本発明の光発色繊維は、光度、位置及び見る角度によって多様な色に発色されうる。

さらに、本発明の海島繊維製造用紡糸口金を通じて製造された海島繊維は、島部分と海部分との光学的性質を異ならせる場合、島部分と海部分との境界面に光変調界面が形成されるので、通常の複屈折性繊維に比べて、光変調の効果を極大化させ、島部分の個数が多くなる場合にも、島部分が接合されない。したがって、紡糸コアが一つである通常の海島繊維に比べて、光変調界面の面積が極大化されうるので、光変調の効果が著しく上昇する。したがって、本発明の海島繊維を含む輝度強化フィルムは、光変調の効果が非常に優れているので、通常の複屈折性繊維や海島繊維を使う場合に比べて、輝度が飛躍的に向上する。

従来の海島繊維製造用紡糸口金の上面図である。 図１の紡糸口金を通じて製造された従来の海島繊維の断面に対する電子顕微鏡写真である。 図１の紡糸口金を通じて製造された従来の海島繊維の断面に対する電子顕微鏡写真である。 本発明の望ましい実施例による海島繊維製造用紡糸口金の上面図である。 図４の紡糸口金を通じて製造されたグループ型海島繊維の断面図である。 本発明の望ましい他の実施例による海島繊維製造用紡糸口金の上面図である。 図６の紡糸口金を通じて製造されたグループ型海島繊維の電子顕微鏡写真である。 本発明の望ましいまた他の実施例による海島繊維製造用紡糸口金の上面図である。 図８の紡糸口金を通じて製造されたグループ型海島繊維の断面図である。 本発明の紡糸口金を通じて製造された複屈折性海島繊維に入射した光の経路を示した断面図である。

以下、本発明をより詳しく説明する。

前述したように、従来の海島繊維製造用紡糸口金を通じて製造された海島繊維は、海島繊維の内部に一つの紡糸コアを中心に島部分が同心円状に配列されているか、紡糸コアのなしにランダムに島部分が配列されるが、このような断面の構造は、島部分の個数が少ないときは異常がないが、島部分の個数が多くなれば（約３００個以上）、海島繊維の中心に形成された紡糸コアに隣接した島部分の場合、密集度が大きくなって、紡糸過程で紡糸コアの周辺に位置する島部分間に互いに凝集現象が発生する。言い換えれば、海島繊維の島部分の個数が多くなるほど海島繊維の中心部分の島部分が接合されて、塊を形成する副作用がある。

これにより、本発明の一実施例による海島繊維製造用紡糸口金は、島成分供給路を含み、海島繊維が吐き出される吐出部と前記海島繊維吐出部の外周面に形成され、海成分供給路を含む外周部からなる海島繊維製造用紡糸口金において、前記吐出部の内部に、前記島成分供給路が複数個の群に区画させ、島接合現象を防止し、より望ましくは、前記島成分供給路は、２個以上の紡糸コアを中心にグループ化（ｇｒｏｕｐｉｎｇ）して配列させ、前述した問題点の解決を模索した。これを通じて一つの紡糸コアに島部分が過度に集積される現象を防止し、一つの海島繊維の内部に５００個以上の島部分を形成させ、超極細糸を生産すると同時に、一つの海島繊維で数百個の超極細糸を生産することができて、生産コストを著しく節減させた。

図４は、本発明の望ましい実施例による海島繊維製造用紡糸口金の口金上板の上面図であって、海島繊維製造用紡糸口金２００は、海島繊維が吐き出される吐出部２１０と、これを取り囲む外周部２２０とで構成される。前記吐出部２１０は、その内部に４個の紡糸コア２１１、２１２、２１３、２１４を中心に複数個の島成分供給路２１５がグループ化されて群を形成し、本発明では、前記群の形状として円状を図示したが、これに限定されるものではなく、楕円状、多角状など異型断面が可能である。また、吐出部２１０は、その内部に海成分供給路２１６が形成され、前記海成分供給路２１６は、その形成される位置に制限はないが、望ましくは、島成分供給路からなるグループとグループとの間に形成されることが、島接合現象の防止に有利である。一方、前記吐出部２１０の内部に形成される海成分供給路２１６は、状況によって一つまたは多数個が形成される。前記吐出部２１０の外周辺を取り囲む外周部２２０には、通常の海島繊維製造用紡糸口金と同様に、海成分供給路２２１、２２２、２２３、２２４が形成され、この際、形成される海成分供給路２２１、２２２、２２３、２２４は、その個数に制限はないが、望ましくは、紡糸コア２１１、２１２、２１３、２１４の個数ほど形成される。

図５は、前記図４の紡糸口金を通じて製造された海島繊維の長手方向に対する断面図であって、海島繊維２５０の内部に４個の紡糸コアが形成され、紡糸コア２５１、２５２、２５３、２５４を中心に島部分２５５、２５６、２５７、２５８がグループ化されて配列される。言い換えれば、それぞれの紡糸コア２５１、２５２、２５３、２５４を中心に複数個の島部分２５５、２５６、２５７、２５８が区画されて配列されることによって、その断面を観察すれば、紡糸コアの個数ほど区画された島部分が群を形成して存在する。この場合、紡糸コア２５１、２５２、２５３、２５４を中心に配列された島部分２５５、２５６、２５７、２５８の各グループの断面形状は、図４の紡糸口金で島成分供給路で構成された群の断面形状が円状にもかかわらず、海島繊維の紡糸過程でダイスウェリング（Ｄｉｅ ｓｗｅｌｌｉｎｇ）現象によって、断面の端部が膨脹されながら配列が崩れる。したがって、紡糸された海島繊維の島部分のグループの断面形状は、半円状、扇状、円状、楕円状、多角状及び異型断面など種類の制限がなく、各グループの断面形状は同一であるか、異なりうる。一方、本明細書の図面では、紡糸コアを黒点で太く表示したが、これは、紡糸コアを明確に図示するための表現方式に過ぎず、実際グループの中心となる一つの地点を意味するものであって、前記地点が島部分であっても、海部分であってもよい。さらに、海島繊維の内部の空白部分は、実際には島部分で満たされており、海部分のみ存在することもできる。

本発明の望ましい第１具現例によれば、吐出部３１０の中心に一つの紡糸基準コアが位置し、これを中心に複数個の紡糸周辺コアが配置され、以下、重複される記載を除き、前記第１具現例で特徴的な部分のみを説明する。図６は、海島繊維製造用紡糸口金の口金上板の上面図であって、具体的に、吐出部３１０には、その中央に一つの紡糸基準コア３１１を中心に島成分供給路が群を形成し、前記紡糸基準コア３１１を中心に外郭には、７個の紡糸周辺コア３１２、３１３、３１４、３１５、３１６、３１７、３１８が配される。前記紡糸基準コア３１１とそれぞれの紡糸周辺コア３１２、３１３、３１４、３１５、３１６、３１７、３１８との間には、海成分供給路３１９、３２０、３２１、３２２、３２３、３２４、３２５が形成される。前記吐出部３１０の外周面を取り囲む外周部３３０には、通常の海島繊維製造用紡糸口金と同様に、海成分供給路３３１、３３２、３３３、３３４、３３５、３３６、３３７が形成されるが、これに限定されるものではない。図７は、前記図６の紡糸口金を通じて紡糸された海島繊維の電子顕微鏡写真であって、海島繊維の中心に一つの紡糸基準コア３５１が形成され、前記紡糸基準コア３５１を中心に７個の紡糸周辺コア３５２〜３５８が形成される。この場合、望ましくは、前記紡糸基準コア３５１と複数個の紡糸周辺コア３５２〜３５８との隔離距離が実質的に一致するか、一致しないこともあるが、海島繊維の長手方向の断面が円状である場合、前記紡糸基準コア３５１と複数個の紡糸周辺コア３５２〜３５８との隔離距離が実質的に一致することが、島部分の凝集効果の最小化に効果的である。一方、断面の形状が楕円状である場合には、前記紡糸基準コア３５１と複数個の紡糸周辺コア３５２〜３５８との隔離距離が楕円の長軸方向には長く、短縮方向には短いように紡糸基準コア３５１及び複数個の紡糸周辺コア３５２〜３５８を形成するのがよい。

一方、前記紡糸周辺コアの個数は、望ましくは、３〜２０個が形成され、より望ましくは、６〜１０個が形成されうるが、図７のように、一つの紡糸基準コア３５１を基準に配列された紡糸周辺コア３５２〜３５８の個数が６〜８個であり、前記紡糸基準コア３５１及び紡糸周辺コア３５２〜３５８にグループ化された島部分の個数が１００〜２００個であるとき、その効果が最も優れている。

本発明の望ましい第２具現例によれば、吐出部の中心を基準に紡糸コアが配列され、より望ましくは、前記吐出部の中心には、紡糸コアが形成されないこともある。以下、重複される記載を除き、前記第２具現例で特定的な部分のみを敍述する。具体的に、図８は、本発明の望ましい第２具現例による海島繊維製造用紡糸口金の口金上板の上面図であって、具体的に、吐出部４１０には、吐出部４１０の中心４３０を基準に３個の紡糸コア４１１、４１２、４１３が形成され、前記３個の紡糸コア４１１、４１２、４１３の外部には、８個の紡糸コア４１４、４１５、４１６、４１７、４１８、４１９、４２０、４２１が形成される。この際、前記内部に形成された３個の紡糸コア４１１、４１２、４１３及び前記３個の紡糸コア４１１、４１２、４１３の外部に形成される８個の紡糸コア４１４、４１５、４１６、４１７、４１８、４１９、４２０、４２１は、いずれも海島繊維の中心４３０を基準に配列されたものである。この場合、前記紡糸コアの個数は、望ましくは、３〜２０個であり、より望ましくは、６〜１０個であり得るが、これに制限されない。一方、前記３個の紡糸コア４１１、４１２、４１３の間、すなわち、吐出部４１０の中心には、海成分供給路４３０が形成され、３個の紡糸コア４１１、４１２、４１３と外部の８個の紡糸コア４１４、４１５、４１６、４１７、４１８、４１９、４２０、４２１との間には、複数個の海成分供給路４２２、４２３、４２４、４２５、４２６、４２７、４２８、４２９が形成される。さらに、外周部４４０にも、複数個の海成分供給路４４１、４４２、４４３、４４４、４４５、４４６、４４７、４４８が形成される。図９は、図８の紡糸口金を通じて紡糸された海島繊維の長手方向の断面図であって、海島繊維の中心４５１を基準に３個の紡糸コア４５２、４５３、４５４が形成され、前記３個の紡糸コア４５２、４５３、４５４の外部には、８個の紡糸コア４５５、４５６、４５７、４５８、４５９、４６０、４６１、４６２が形成される。この際、前記内部に形成された３個の紡糸コア４５２、４５３、４５４及び前記３個の紡糸コア４５２、４５３、４５４の外部に形成される８個の紡糸コア４５５、４５６、４５７、４５８、４５９、４６０、４６１、４６２は、いずれも海島繊維の中心４５１を基準に配列されたものである。

一方、本発明の紡糸口金のうち、吐出部の内部に配列される島成分供給路の個数は、３８〜１５００個であり、より望ましくは、全体島成分供給路の個数が、５００〜１５００個であり得るが、紡糸コアの数を適切に調節する場合、最も望ましくは、全体島成分供給路の個数が、１０００〜１５００個であり得る。さらに、前記一つの紡糸コアに対して島成分供給路が１０〜３００個が配列され、より望ましくは、島成分供給路が１００〜１５０個が配列されうるが、これに限定されない。結局、前述した一つの紡糸コアの周辺に配列される島成分供給路の個数は、島部分の凝集現象が起きない範囲内で海島繊維及び島部分の繊度、目的する極細糸の繊度及び後述する光変調の効率が極大化される範囲内で適切に調節される。一方、本発明に使われる島成分供給路の直径は、０．１〜０．３ｍｍであり、海成分供給路の直径は、０．１〜０．３ｍｍであり得る。島成分供給路が集まって形成された一つの群の直径は、８〜１５ｍｍであり、吐出部の直径は、１５〜５０ｍｍであり得る。一方、本発明の紡糸口金は、通常の紡糸口金と同様に、実際海島繊維が吐き出される部分である下部口金板の直径が、上部口金板に比べて細くなって、全体的に紡糸口金の横断面がホッパー状を有する。この際、下部口金板での吐出部の直径は、通常の海島繊維製造用下部口金板での吐出部の直径と同様に、０．１〜０．６ｍｍであり得る。一方、本発明の紡糸口金は、同じグループ内部の隣接した島成分供給路間の中心距離の最大値が、互いに隣合う（隣接した）グループ間の隣接した島成分供給路間の中心距離の最小値より小さい。すなわち、本発明の紡糸口金は、内部に形成される相互隣接したグループとグループとの間隔が一定しなくなるので、グループとグループとの間の境界を形成する隣接した島成分供給路（互いに異なるグループに属しながら、隣接した島成分供給路間の中心距離）の中心距離のうち、最も短い部分が、同じグループ内部の隣接した島成分供給路の中心距離の最大値より大きくなる。その結果、グループとグループとの間に島成分供給路が存在せず、離隔した空き空間が存在するので、中心部分の島接合を避けるのに非常に役に立つ。

さらに、一つの紡糸口金に、前記吐出部を２〜２０個含むことも可能であり、この場合、一回の紡糸を通じて２〜２０本の海島繊維を同時に得られる。

本発明の海島繊維製造用紡糸口金を通じて製造された海島繊維の繊度は、通常の海島繊維の単糸繊度を満足すれば十分であるが、望ましくは、０．５〜３０デニールの単糸繊度を有しうる。前記海島繊維のうち、島部分の単糸繊度は、０．０００１〜１．０デニールであることが発明の目的の達成に有利である。結局、本発明のグループ型海島繊維は、島部分の個数を最大に配置することができるので、多数の超極細糸の生産に非常に有用に活用されうる。

一方、本発明の海島繊維製造用紡糸口金を通じて製造された海島繊維で海部分を溶出させずに、使う場合でも、それを含む液晶ディスプレイ用輝度強化フィルムを製造することができる。

従来の液晶表示装置は、バックライトから発射される光の利用効率が必ずしも高いとは言えない。これは、バックライトから発射される光のうち、５０％以上が背面側光学フィルムによって吸収されるためである。したがって、液晶表示装置におけるバックライト光の利用効率を高めるために、光学キャビティと液晶アセンブリーとの間に輝度強化フィルムを設置する。しかし、従来の輝度強化フィルムは、屈折率が異なる平板状の等方性光学層と異方性光学層とが交互に積層され、これを伸張処理して入射偏光の選択的反射及び透過に最適化されうる各光学層間の光学的厚さ及び屈折率を有するように製作されるために、輝度強化フィルムの製作工程が複雑であるという問題点があった。特に、輝度強化フィルムの各光学層が、平板構造を有しており、入射偏光の広範囲な入射角範囲に対応して、Ｐ偏光とＳ偏光とを分離しなければならないために、光学層の積層数が過度に増加して、生産費が幾何級数的に増加する問題があった。また、光学層の積層数が過度に形成される構造によって、光損失による光学的性能低下が発生する問題点があった。

これにより、本発明の海島繊維製造用紡糸口金を通じて製造された海島繊維を配置させ、光源から入射される光が、前記グループ型海島繊維と等方性基材との間の境界面である複屈折性界面で反射、散乱及び屈折されて、光変調を発生させて輝度を飛躍的に向上させうる。具体的に、外部光源から照射される光は、大きくＳ偏光とＰ偏光とに分けることができるが、特定の偏光のみを希望する場合、Ｐ偏光は、複屈折性界面の影響を受けず、輝度強化フィルムを通過する一方、Ｓ偏光は、前記複屈折性界面で屈折、散乱、反射、ランダムな形態の波長、すなわち、Ｓ偏光またはＰ偏光に変調され、これを光源付近の反射板などを通じて反射して、再び輝度強化フィルムに照射する場合、Ｐ偏光は、輝度強化フィルムを通過し、Ｓ偏光は、再び散乱されるか、反射される。このような過程が反復されると、所望のＰ偏光が得られる。したがって、基材との境界面に複屈折性界面を有するグループ型海島繊維が基材内に多数個が配される場合、従来の輝度強化フィルムを積層型で構成せずとも、輝度を飛躍的に向上させうる。

さらに、本発明者は、前記複屈折性界面を有する重合体として一般的な複屈折性繊維を使う場合、積層型で製造しないので、生産費が安く、生産が容易な長所があるが、輝度増進の効果が微小であって、前述した積層型輝度強化フィルムの代わりに、産業現場に適用されにくい問題があるということを見つけた。

これにより、前記複屈折性界面を有する重合体として複屈折性海島繊維を使って、前述した問題を克服した。具体的に、複屈折性海島繊維を使う場合、通常の繊維を使う場合より、光変調の効率及び輝度向上の効果が著しく向上することを確認することができた。より具体的に、海島繊維を構成する部分のうち、島部分は異方性を有し、前記島部分を区画する海部分は等方性を有する。この場合、海島繊維と基材との境界面だけではなく、海島繊維の内部を構成する多数の島部分と海部分との境界面も複屈折性界面を有するので、基材と複屈折性繊維糸との間の境界面でのみ複屈折界面が発生する通常の複屈折性繊維に比べて、光変調の効果が著しく上昇して、積層型輝度強化フィルムを取り替えて実際の産業現場に適用されうる。したがって、通常の複屈折性繊維を使うことに比べて、複屈折性海島繊維を使うことが輝度強化の効率に優れ、前記複屈折性海島繊維も内部に島部分と海部分との光学的性質が異なって、海島繊維の内部で複屈折界面を形成するものが、そうではない場合に比べて、輝度強化の効率が著しく向上する。具体的に、光学的等方性である海部分と異方性を有する島部分とを含む海島繊維において、空間上のＸ、Ｙ及びＺ軸による屈折率の実質的な一致または不一致の大きさは、その軸によって偏光された光線の散乱程度に影響を及ぼす。一般的に、散乱能は、屈折率不一致の二乗に比例して変化する。したがって、特定軸による屈折率の不一致の程度がさらに大きいほど、その軸によって偏光された光線がさらに強く散乱される。逆に、特定軸による不一致が小さな場合、その軸によって偏光された光線は、さらに少ない程度に散乱される。ある軸によって海部分の屈折率が、島部分の屈折率と実質的に一致される場合、このような軸に平行な電場に偏光された入射光は、海島繊維の部分の大きさ、形状及び密度と関係なく散乱されず、海島繊維を通じて通過する。また、その軸による屈折率が、実質的に一致される場合、光線は実質的に散乱されず、物体を通じて通過する。より具体的に、図１０は、本発明の複屈折性海島繊維に透過される光の経路を示す断面図である。この場合、Ｐ波（実線）は、外部と複屈折性海島繊維の境界面及び複屈折性海島繊維の内部の島部分と海部分との境界面の複屈折性界面に影響を受けずに透過されるが、Ｓ波（点線）は、基材と複屈折性海島繊維の境界面及び／または複屈折性海島繊維の内部の島部分と海部分との境界面の複屈折性界面に影響を受けて光の変調が起こる。その結果、本発明のグループ型海島繊維は、染料などを添加せずとも、海島比率、繊維直径によって特定色を発現させ、光発色繊維として活用することができる。

一方、本発明では、前記海島繊維のうち、島部分と海部分の屈折率は、２個の軸方向に対する屈折率差が０．０３以下であり、残りの１個の軸方向に対する屈折率差が０．０５以上であることが望ましい。このような場合、Ｐ波は、海島繊維の複屈折性界面を通過するが、Ｓ波は、光変調を起こしうる。より望ましくは、前記海島繊維の海部分と島部分との長手方向に対する屈折率差は０．１以上であり、残りの２個の軸方向に対する海部分と島部分との屈折率が実質的に一致される場合、光変調の効率が極大化されうる。結局、前述したように、海島繊維の光変調の効率を極大化させるためには、島部分と海部分との光学的性質が異ならねばならず、光変調界面の面積が広くならねばならない。そのためには、島部分の個数が多くならなければならず、望ましくは、島部分の個数が５００個を超えなければならない。しかし、前述したように、従来の海島繊維で島部分の屈折率が異方性であり、海部分の屈折率が等方性で配列するとしても、島部分の個数が５００個が超えれば、島部分が接合される現象が発生して、光変調界面の面積が縮小されて光変調の効率が落ちる致命的な問題がある。これにより、本発明では、前述したように、紡糸コアを２個以上形成させ、島部分を５００個以上、望ましくは、１０００個以上配置させる場合にも、島部分が接合される現象を防止することができる。その結果、海島繊維の光変調の効率が極大化されて、輝度強化フィルムに、本発明の紡糸口金を通じて紡糸された海島繊維を添加する場合、光変調の効果及び輝度の飛躍的な向上を期待することができる。

本発明に使われる前記海部分及び／または島部分は、通常の海島繊維の材質として使われる如何なる成分でも使用可能であり、望ましくは、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、コポリエチレンナフタレート（ｃｏ−ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリカーボネート（ＰＣ）アロイ、ポリスチレン（ＰＳ）、耐熱ポリスチレン（ＰＳ）、ポリメチルメタアクリレート（ＰｍｍＡ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、スチレンアクリロニトリル混合（ＳＡＮ）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、フェノール、エポキシ（ＥＰ）、尿素（ＵＦ）、メラニン（ＭＦ）、不飽和ポリエステル（ＵＰ）、シリコン（ＳＩ）、エラストマー及びシクロオレフィンポリマーのうち何れか一つ以上であり得る。しかし、最も望ましくは、複屈折性海島繊維としてポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を島部分として使い、コポリエチレンナフタレートとポリカーボネートアロイ（ａｌｌｏｙ）を単独または混合して海部分として使う場合、通常の物質で製造された複屈折性海島繊維に比べて、輝度が飛躍的に向上する。特に、前記海部分としてポリカーボネートアロイを使う場合、最も優れた光変調物性を有する複屈折性海島繊維を製造することができる。この場合、前記ポリカーボネートアロイは、望ましくは、ポリカーボネートと変性グリコールポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート（ｐｏｌｙ ｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌｅｎｅ ｄｉｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＣＴＧ）からなり、より望ましくは、ポリカーボネートと変性グリコールポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴＧ）とが、１５：８５〜８５：１５の重量比からなるポリカーボネートアロイを使うことが輝度増進に効果的である。もし、ポリカーボネートが１５％未満に添加されれば、紡糸性確保に必要なポリマーの粘度が高くなって、通常の紡糸機を使えない問題があり、８５％を超過すれば、ガラス転移温度が高くなって、ノズル吐出以後、紡糸張力が高くなって、紡糸性確保が難しい問題がある。

最も望ましくは、ポリカーボネートと変性グリコールポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴＧ）とが、４：６〜６：４の重量比からなることが輝度増進に最も優れた効果を示す。さらに、前記島部分と海部分は、２個の軸方向に対する屈折率は実質的に一致するが、一つの軸方向に対する屈折率差が大きな物質を選択することが、光変調の効率の改善に効果的である。一方、等方性材料を複屈折性に変化させる方法は、通常知られたものであり、例えば、適切な温度条件下で延伸させる場合、重合体分子は配向されて、材料は複屈折性になる。

結局、本発明の海島繊維製造用紡糸口金を通じて製造された海島繊維は、２個以上の紡糸コアを中心に島部分がグループ化されて配列されるので、島部分の個数が５００個以上である場合にも、海島繊維の中心部分で島部分の凝集現象が発生しない。したがって、一つの海島繊維で５００個以上の島部分を配置させることができるので、島部分の繊度を減らすことができ、超極細糸の生産に非常に有利であるだけではなく、一つの海島繊維で５００個以上の超極細糸を生産することができ、生産コストを著しく節減することができる。また、本発明によるグループ型海島繊維は、優れた光変調の効果によって、染料などの発色性を誘発する化合物を添加せずとも、海島比率、繊維直径によって特定色を発現させ、光発色繊維として活用され、これを溶出させず、輝度強化フィルムに使う場合、フィルムの光変調の効果を極大化させることができる。

以下、本発明を実施例及び実験例によって詳しく説明する。下記の実施例及び実験例は、本発明を例示するものであって、本発明の範囲が、下記の実施例及び実験例に限定されるものではない。

＜実施例１＞
ポリカーボネートと変性グリコールポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴＧ）とが、５：５で混合された等方性ＰＣアロイを海成分とし（ｎｘ＝１．５７、ｎｙ＝１．５７、ｎｚ＝１．５７）、異方性ＰＥＮ（ｎｘ＝１．８８、ｎｙ＝１．５７、ｎｚ＝１．５７）で島部分として構成した。図７のような断面の海島繊維を得るために、図６の口金上板の断面を有する紡糸口金（一つの紡糸コアに島部分が１３０個が配列されて、全体島部分の個数が１０４０個）に配置した。このような組成を通じて未延伸糸１５０／２４にして、紡糸温度は３０５℃、紡糸速度は１５００Ｍ／ｍｉｎの条件で紡糸した後、３倍の延伸を通じて延伸糸５０／２４を得た。図７は、図６の紡糸口金を通じて紡糸された海島繊維の電子顕微鏡写真であって、島接合現象が観察されない。

＜比較例１＞
図１に示されたように、紡糸コアが１個であり、これを中心に３３４個の島成分供給路が形成された紡糸口金を通じて海島繊維を紡糸したものを除いては、実施例１と同様に実施した。図２は、図１の紡糸口金を通じて紡糸された海島繊維の電子顕微鏡写真であって、海島繊維の中央部分に島接合現象が観察される。

本発明の海島繊維製造用紡糸口金は、島接合現象が発生せずとも、光変調性能に優れているので、極細糸が使われる分野、カメラなどのような光学機器及び携帯電話、ＬＣＤなど高輝度が要求される液晶表示装置に適用される海島繊維の製造に広く使われる。

Claims (16)

1. 島成分供給路を含み、海島繊維が吐き出される吐出部と、前記吐出部の外周面に形成され、海成分供給路を含む外周部とからなる海島繊維製造用紡糸口金において、
   前記吐出部の内部に、前記島成分供給路が複数個の群に区画され、
   前記島成分供給路は、２個以上の紡糸コアを中心にグループ化されて配列され、
   前記複数個の群は、同じ群の内部の隣接した島成分供給路間の中心距離の最大値が、互いに隣合う群の間の隣接した島成分供給路間の中心距離の最小値よりも小さいことを特徴とする海島繊維製造用紡糸口金。
2. 前記紡糸コアは、前記吐出部の中心に一つの紡糸基準コアが位置し、前記紡糸基準コアを中心に複数個の紡糸周辺コアが配列されることを特徴とする請求項１に記載の海島繊維製造用紡糸口金。
3. 前記紡糸周辺コアは、３〜２０個であることを特徴とする請求項２に記載の海島繊維製造用紡糸口金。
4. 前記紡糸周辺コアは、６〜１０個であることを特徴とする請求項２に記載の海島繊維製造用紡糸口金。
5. 一つの紡糸基準コアまたは一つの紡糸周辺コアに対して島成分供給路が１０〜３００個配列されることを特徴とする請求項２に記載の海島繊維製造用紡糸口金。
6. 前記紡糸基準コアと前記紡糸周辺コアとの間に海成分供給路が形成されることを特徴とする請求項２に記載の海島繊維製造用紡糸口金。
7. 島成分供給路の総個数が３８〜１５００個であることを特徴とする請求項１に記載の海島繊維製造用紡糸口金。
8. 島成分供給路の総個数が５００〜１５００個であることを特徴とする請求項１に記載の海島繊維製造用紡糸口金。
9. 島成分供給路の総個数が１０００〜１５００個であることを特徴とする請求項１に記載の海島繊維製造用紡糸口金。
10. 前記吐出部の中心を基準に紡糸コアが配列されることを特徴とする請求項１に記載の海島繊維製造用紡糸口金。
11. 前記吐出部の中心に海成分供給路が形成されることを特徴とする請求項１０に記載の海島繊維製造用紡糸口金。
12. 前記紡糸コアの間に海成分供給路が形成されることを特徴とする請求項１０に記載の海島繊維製造用紡糸口金。
13. 前記吐出部の直径は、１５〜５０ｍｍ、前記島成分供給路または海成分供給路の直径は、０．１〜０．３ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の海島繊維製造用紡糸口金。
14. 前記群の直径は、８〜１５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の海島繊維製造用紡糸口金。
15. 前記吐出部を２〜２０個含むことを特徴とする請求項１に記載の海島繊維製造用紡糸口金。
16. 前記吐出部は、海成分供給路が一つ以上形成されたことを特徴とする請求項１に記載の海島繊維製造用紡糸口金。

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