JP7391524B2

JP7391524B2 - 海島型複合繊維束及びそれからなる表面凹凸繊維束

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Publication number: JP7391524B2
Application number: JP2019065906A
Authority: JP
Inventors: 泰之米田
Original assignee: Teijin Frontier Co Ltd
Current assignee: Teijin Frontier Co Ltd
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2023-12-05
Anticipated expiration: 2039-03-29
Also published as: JP2020165029A

Description

本発明は、繊維の表面に斑のないフィブリル調の風合いを有する表面凹凸繊維束及びその製造方法に関する。

従来、織編物表面に毛羽状外観を付与する方法として、有機スルホン酸金属塩などを添加配合したポリエステルからなる繊維を織編物となし、織編物表面にアルカリ水溶液による加水分解処理を施してバッフィング処理を行うか、若しくはバッフィング処理を施した後アルカリ加水分解処理を行うことにより、ポリエステル繊維をミクロフィブリル化して織編物表面に毛羽を形成せしめる方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、ポリエステルに非相溶である有機スルホン酸金属塩やポリアルキレングリコール類などをブレンドして得られるポリエステル繊維では、有機スルホン酸金属塩などのポリエステル繊維内での分散状態をコントロールすることが難しく、織編物を構成する繊維間でフィブリル化の程度に斑が生じ、織編物の表面に筋状の斑が発生し、織物品位が劣化するという問題があった。そこでフィブリル調を有する斑の少ない繊維が求められていた。

特開２００４－１５６１７２号公報

本発明の目的は、均一な表面凹凸を有するフィブリル調を有する表面凹凸繊維束及びその製造方法に関する。

上記の問題を解決するために鋭意検討した結果、本発明に達した。すなわち、本発明によれば、
１．海島型複合繊維において、島成分を易溶解ポリマーとし、海成分を難溶解ポリマーとした海島複合繊維で、島成分直径をｒとすると、海島型複合繊維の外周と最外層の島成分の間隔ｄが０≦ｄ＜０．５ｒとなる海島型複合繊維束、
２．前記１記載の海島型複合繊維束で、島成分直径ｒが５０～５０００ｎｍとなる海島型複合繊維束、そして、
３．前記１、または２記載の海島型複合繊維束をアルカリ溶液で減量加工した際に、繊維横断面方向において、最外層の海ポリマーが欠損しることによって形成された凹凸を有する表面凹凸繊維束で、その欠損数が最外周の島数をｎとした際にｎ／２以上である凹凸を有する表面凹凸繊維束、
４．前記３記載の凹凸を有する表面凹凸繊維束において、凹凸部の高さｈが０．５ｒ＜ｈ＜ｒとなる凹凸部を有する表面凹凸繊維束
５．繊維横断面方向において、更に表面から内部にかけて複数の中空を有する前記３、または４記載の表面凹凸繊維束であり、
さらには、
６．前記１、または２記載の海島型複合繊維束の製造方法であって、口金の外周と最外層の島成分の間隔は海島型複合繊維束の島成分を吐出する最外周孔と中心までの距離ｘと海島型複合繊維を集合させる孔と中心までの距離Ｘの差が－２ｒ＜Ｘ－ｘ＜４ｒである口金を用いて紡糸することを特徴とする海島型複合繊維束の製造方法、である。

繊維表面の凹凸が均一な繊維束を製造でき、それを含む布帛は、斑が少なく品位の高いフィブリル調の風合いを呈することができる。更には、海島型複合繊維の島成分を更に内部方向にも設けて減量することで、表面凹凸と多孔中空部を兼備する軽量かつソフトな風合いを布帛に賦与する表面凹凸多孔中空繊維束を提供することができる。

本発明の海島型複合繊維の紡糸で用いた紡糸口金の孔部の断面構造（吐出方向）の一例を示す。本発明の海島型複合繊維の繊維方向に対して垂直の単糸断面形状の一例を示す。本発明の減量後の表面凹凸繊維断面図の一例を示す。本発明の海島型複合繊維口金の一例を示す。本発明の海島型複合繊維口金の他の態様の一例を示す。本発明の減量後の表面凹凸繊維断面図の他の態様の一例を示す。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

本発明の海島型複合繊維束は、溶解性の異なる２種類のポリマーからなり、繊維横断面において易溶解ポリマーを島成分、難溶解ポリマーを海成分として複合化した海島型複合繊維束からなる。以下、島成分を構成する易溶解ポリマーを島成分ポリマー、海成分を構成する難溶解ポリマーを海成分ポリマーと称することがある。ここで、繊維束とは、織編物などの布帛は、数本の単糸からなるマルチフィラメントの形で使用されるため、マルチフィラメントの意味として、単糸と区別するために用いている。

前記の海成分ポリマーは、島成分ポリマーよりアルカリ水溶液に対する減量速度が１／２００倍、好ましくは１／３００倍と十分に遅い条件を満たしていれば何を用いてもよい。好ましく用いられる海ポリマーの例としては、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、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート等に代表されるポリアルキレンテレフタレートまたはポリアルキレンナフタレートおよびそれらに第３成分を共重合したポリエステル系ポリマー、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド６１０などの脂肪族ポリアミド、脂環族ポリアミド、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、アイソタクチックポリプロピレン、エチレン－プロピレン共重合体、ポリスチレン等のポリオレフィンらが挙げられる。

更には、後述する、繊維内部にも多孔中空を形成させ、軽量性やソフトな風合いを付与する表面凹凸多孔中空繊維とするには、海成分に、公定水分率が３％以上のポリマーを選択することが好ましい。ここで「公定水分率」とは、ＪＩＳＬ０１０５：２００６で定義された通常の状態で繊維が有する繊維質量と絶乾時の繊維質量の差を通常の状態で繊維が有する繊維質量で割った値である。海成分ポリマーの公定水分率が３％未満のポリマーである場合、海島型複合繊維束をアルカリ水溶液でアルカリ減量処理して表面凹凸多孔中空繊維束を製造するにあたり、複合繊維の中心付近の島成分ポリマーを溶解除去することが困難となり、結果として、中空率や中空孔の数が減少することとなる。

また、海成分ポリマーは、海島型複合繊維束のアルカリ水溶液処理時の海成分ポリマーの劣化、損傷を回避するために、耐アルカリ性はなるべく高いことが好ましい。前記の海成分ポリマーの、耐アルカリ性の要件とは、１００℃、濃度４０ｇ／ｌ、処理時間１時間の条件での水酸化ナトリウム水溶液による減量率が１０％以下であるポリマーが好ましい。

前記の公定水分率が３％以上である耐アルカリ性ポリマーとしては、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０等の脂肪族ポリアミド、ビニロン、エチレンビニルアルコ－ル系共重合体等が好適である。また、これらの海成分ポリマーの重合度は、一般衣料用に用いられる範囲内であり、繊維形成が可能な範囲であればよい。なお、これらの海成分ポリマーには酸化チタン等の艶消剤、顔料、蛍光増白剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤等の通常の繊維用添加剤を加えて用いてもよい。

前記の島成分ポリマーは、アルカリ水溶液への溶解性および良好な島形状成型性を有する必要がある。好ましい例としては、ポリエチレングリコール系化合物と５－ナトリウムスルホイソフタル酸の共重合ポリエステル等を用いることができる。具体的には、５－ナトリウムスルホイソフタル酸６～１２モル％と分子量４０００～１２０００のポリエチレングリコールを２～１０質量％共重合させた、固有粘度が０．３～０．６ｄＬ／ｇのポリエチレンテレフタレート系共重合ポリエステルが好ましい。ここで、５－ナトリウムスルホイソフタル酸は親水性とアルカリ減量性（島成分溶解除去速度）向上に寄与し、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）は親水性を向上させ、かつ樹脂粘度を低下する作用がある。

５－ナトリウムスルホイソフタル酸が６モル％未満であると島成分ポリマーの溶解速度が遅くなるため好ましくない。また一方１２モル％を超えると、固有粘度が低下し、紡糸性が悪くなるので好ましくない。また、ＰＥＧ共重合量が２質量％未満であると島海成分ポリマーの溶解速度が遅くなり、かつポリマーの粘度が高くなることで、海島型複合繊維の形成ができなくなる。一方、１０質量％を超えると、溶融粘度の低下作用が著しくなり、繊維成型が困難となる。

前記の海島型複合繊維を構成する海成分ポリマーの質量比率は、目的に応じて選定されるが、図５記載の口金を用いて紡糸され、図６記載のような表面のみに凹凸を出すことを目的とした海島型複合繊維の場合は９９．５～８０質量％が好ましい。より好ましくは９９～８５質量％、更に好ましくは９８～９０質量％である。図５記載のように表面のみにアルカリ減量によって溶解除去されうる島成分が１列～数列存在すれば、フィブリル調の表面凹凸を得ることが可能であるから、島成分の質量比率は小さくてもよい。なお、フィブリル調を得るために必要な島数は１０～２０００であり、好ましくは１５～１０００、更に好ましくは２０～８００である。また、島成分直径（ｒ）については、５０～５０００ｎｍの範囲であり、好ましくは１００～３０００ｎｍ、更に好ましくは１５０～１５００ｎｍである。このｒの範囲を外れると、いずれも品位のよいフィブリル調外観が得られない。

また、図４記載の口金を用いて図３記載のような表面凹凸と繊維内部に多孔中空部を有する繊維を得ることを目的とした図２記載のような海島型複合繊維の場合は、海成分ポリマーの質量比率は、２０～８０質量％が好ましい。好ましくは２５～７５質量％、更に好ましくは３０～７０質量％である。海成分の割合が２０質量％より小さくなると、海成分を溶解後に中空部がつぶれてしまい、軽量性や吸水性、柔軟性が失われることから好ましくない。一方、海成分の割合が８０質量％より大きい場合は、中空部が小さく、望ましい軽量性や吸水性、柔軟性が得られない。

前記の島成分ポリマーと海成分ポリマーを用いた海島型複合繊維の、溶融紡糸時における海成分の溶融粘度は島成分ポリマーの溶融粘度よりも大きいことが好ましい。かかる関係にある場合には、島成分の複合質量比率が８０質量％以上となっても、島成分同士が接合したり、島成分の大部分が接合して海島型複合繊維とは異なるものになり難い。

好ましい溶融粘度比（海／島）は、０．１～６．０、より好ましくは０．２～４．０の範囲である。この比が０．１倍未満の場合も６．０倍を越える場合も、粘度差が大きすぎるために溶融紡糸時に海と島の形成が不安定になるので、紡糸調子が低下しやすい。

なお、表面凹凸と内部多孔中空構造を併せ持つ場合に、適度な島数の範囲は５０～１００００であることが好ましく、より好ましくは７０～９０００、更に好ましくは９０～８０００である。ここで、島数５０未満の場合は、口金の島成分挿入の配置にもよるが、望ましいフィブリル調の表面凹凸や内部多孔中空による軽量性、吸水性、ソフトな風合いを得ることが難くなる。また、島数が多くなりすぎると紡糸口金の製造コストが高くなる、繊維束の総繊度が大きくなり、布帛のソフトさが劣る、等といったデメリットが生じる。

また、島成分直径（ｒ）については、５０～５０００ｎｍの範囲であり、好ましくは１００～３０００ｎｍ、更に好ましくは１５０～１５００ｎｍである。このｒの範囲を外れると、いずれも品位のよいフィブリル調外観が得られず、また、内部多孔中空による軽量性、吸水性、柔軟性が中空のないものに比べての差が小さくなる。

なお、島成分の形状は何ら限定されず、円形でも楕円形でもその他の異形形状でもよい。また、島成分直径をｒとすると、海島型複合繊維の外周と最外層の島成分の間隔ｄが０≦ｄ＜０．５ｒであり、好ましくは０≦ｄ≦０．３５ｒ、より好ましくは０≦ｄ≦０．２ｒとすることが好ましい。（図２参照）
海島型複合繊維の外周と最外層の島成分の間隔がｄ≧０．５ｒとなった場合、海島型複合繊維外径の欠損による凸凹が生じることが困難となり、均一なフィブリル調風合いを得ることが難しい。

この海島型複合繊維の外周と最外層の島成分の間隔は、海島型複合繊維の島成分を吐出する最外周孔と中心までの距離ｘと海島型複合繊維を集合させる孔と中心までの距離Ｘの差によって制御することができ、－２ｒ＜Ｘ－ｘ＜４ｒの範囲とすることが好ましい。（図１参照）
Ｘ－ｘが－２ｒ以下となると、最外周の島成分ポリマー同士が融着し、凹凸を生じず柔らかなフィブリル調の風合いを得ることができない。またＸ－ｘが４ｒ以上となる場合、海島型複合繊維の外周と最外層の島成分の間隔が大きくなり、海島型複合繊維外径の欠損による凸凹が生じることがなく、ソフトなフィブリル調風合いを得ることが難しい。

加えて、海島型複合繊維の単糸繊度は０．３～５ｄｔｅｘとすることが望ましい。単糸繊度が０．３ｄｔｅｘより小さいと、糸切れせず巻き取ることが難しく安定した生産が困難である。また、単糸繊度が５ｄｔｅｘを超える場合、アルカリ減量をして中空繊維束を作製しても、ソフトな風合いを有する布帛とならず、好ましくない。

また、本発明の表面凹凸繊維束は、アルカリ減量前の海島型複合繊維の最外周の島数をｎとした際にその欠損数がｎ／２以上となることが好ましい。欠損数がｎ／２未満であればフィブリル調に斑や分布が生じ、品位や風合いが損なわれる。ここで、欠損とは海島型複合繊維を減量後、島成分の最外周部分が減量された際、最外周島成分を取り囲む海成分がなくなることで海島型複合繊維の表面に凹凸を生じることである。このときの減量後の海島型複合繊維の糸断面の例として図３があげられる。

さらに、繊維表面の凹凸部の高さｈが０．５ｒ＜ｈ＜ｒとなることが望ましい。（図３参照）
ｈが０．５ｒ以下の場合は柔らかなフィブリル調の風合いを得ることができない。また表面凹凸部の高さは海島型複合繊維の島成分直径に依存することからｒ以上に大きくすることは難しい。

以下、実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明する。各評価項目は下記の方法で測定した。
（１）公定水分率
ＪＩＳＬ０１０５：２００６に従い、通常の状態で繊維が有する繊維質量と絶乾時の繊維質量の差を通常の状態で繊維が有する繊維質量で割った値から算出した。
（２）島成分直径（ｒ）
海島型複合繊維を繊維長方向と垂直の方向に繊維断面を切断し、繊維断面を３０，０００倍でＴＥＭ観察により、１本の複合繊維内の中空孔直径を測定し、その３０点平均から島成分直径を測定した。
（３）海島型複合繊維の外周と最外層の島成分の間隔（ｄ）
海島型複合繊維を繊維長方向と垂直の方向に繊維断面を切断し、繊維断面を３０，０００倍でＴＥＭ観察により、１本の複合繊維内の繊維外周と最外層島成分の間隔を測定し、その３０点平均から島成分直径を測定した。この時０≦ｄ＜０．５ｒとなる場合が良好とした。
（４）表面凹凸高さ（ｈ）
海島型複合繊維をアルカリ減量して得た表面凹凸繊維束を繊維長方向と垂直の方向に繊維断面を切断し、繊維断面を３０，０００倍でＴＥＭ観察により、１本の複合繊維内の凹部高さｈ（ｎｍ）を測定し、全数～最大３０点平均から平均凹部高さ（ｈ）を測定した。このとき、０．５ｒ＜ｈ＜ｒとなる場合が良好とした。
（５）表面凹凸の欠損率
海島型複合繊維をアルカリ溶液で減量加工した際に、繊維横断面方向において、最外層の海ポリマーが欠損することによって形成された、凹凸を有する表面凹凸繊維束で、その欠損数が最外周の島数をｎとした際にｎ／２（５０％）以上となれば良好とした。
（６）フィブリル調官能試験
実施例、比較例で得られた表面凹凸（多孔中空）繊維束を４００回／ｍの撚りを掛け、経緯使いの平織り組織で製織し、８０℃で精錬・リラックス処理、１６０℃・４５秒でプレセット乾熱処理を行った。ついで１２０℃・３０分で染色を行い、自然乾燥した後、１６０℃・４５秒でファイナルセットを行い、フィブリル調を有するかどうか５人の検査員により官能検査を行った。４人以上の検査員がフィブリル調を有するとした場合〇、３人以下の人がフィブリル調を有するとした場合は×とした。

［実施例１］
海成分に公定水分率４．５％、Ｔｇ４７℃のポリアミド６（Ｎｙ６）を用い、島成分に平均分子量４０００のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を３質量％、５－ナトリウムスルホイソフタル酸（ＳＩＰ）を９ｍｏｌ％共重合したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ共重合１）を用いて、島数９０／１フィラメント、最外周の島成分数は３０島、２４フィラメント、Ｘ－ｘ＝２ｒとなる海島型紡糸口金（図４参照）を用いて溶融紡糸し、１０００ｍ／ｍｉｎで巻取りを行い３倍に延伸を行った。この時、島成分と海成分ポリマーの質量吐出比は５０：５０であった。得られた海島型複合繊維束の外周と最外層の島成分の間隔（ｄ）は２００ｎｍであり、島成分の直径は１２００ｎｍ、海島型複合繊維束の総繊度は５６ｄｔｅｘ／２４フィラメント（単糸繊度２．３ｄｔｅｘ）であった。その後３．５質量％、８０℃の水酸化ナトリウム水溶液へ４０分間浸漬し、島成分ポリマーを溶解した。得られた表面凹凸多孔中空繊維束は中空率５０％であり、中空孔径は１２００ｎｍ、表面に高さ１０００ｎｍの凹凸を有していた。また表面凹凸多孔中空繊維束の欠損率は８０％であった。５人の検査員がフィブリル調を有していると判定した。詳細は表１に示す。

［実施例２］
Ｘ－ｘ＝ｒとなる、島数３０／１フィラメント、最外周の島成分数は３０島、２４フィラメントを用いた以外は海島型紡糸口金（図５参照）を用いて溶融紡糸し、実施例１と同様の方法で海島複合繊維束を作製した。海島型複合繊維束の外周と最外層の島成分の間隔（ｄ）は１００ｎｍであり、島成分の直径は２０００ｎｍ、海島型複合繊維束の総繊度は５６ｄｔｅｘ／２４フィラメント（単糸繊度２．３ｄｔｅｘ）であった。結果、得られた表面凹凸繊維束の中空率０％であり、表面に高さ１５００ｎｍの凹凸を有しており、欠損率は９０％であった。５人の検査員がフィブリル調を有していると判定した。詳細は表１に示す。

［比較例１］
Ｘ－ｘ＝５ｒとなる、島数９０／１フィラメント、最外周の島成分数は３０島、２４フィラメントを用いた以外は実施例１と同様の方法で海島型複合繊維束を作製した。海島型複合繊維束の外周と最外層の島成分の間隔（ｄ）は１０００ｎｍであり、島成分の直径は１２００ｎｍ、海島型複合繊維束の総繊度は５６ｄｔｅｘ／２４フィラメント（単糸繊度２．３ｄｔｅｘ）であった。結果、得られた表面凹凸多孔中空繊維束は中空率５０％であり、中空孔径は１２００ｎｍであったが、表面に凹凸を有しておらず、欠損率は０％であり、５人の検査員がフィブリル調を有していないと判定した。詳細は表１に示す。

［比較例２］
Ｘ－ｘ＝２ｒとなる、島数９０／１フィラメント、最外周の島成分数は３０島、２４フィラメントを用い、海成分ポリマーに公定水分率４．５％、Ｔｇ４７℃のポリアミド６（Ｎｙ６）を用い、島成分に公定水分率０．４％のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で海島複合繊維束を作製した。海島型複合繊維束の外周と最外層の島成分の間隔（ｄ）は２００ｎｍであり、島成分の直径は１２００ｎｍ、海島型複合繊維束の総繊度は５６ｄｔｅｘ／２４フィラメント（単糸繊度２．３ｄｔｅｘ）であった。その後、海島型複合繊維束を３．５質量％、８０℃の水酸化ナトリウム水溶液へ４０分間浸漬し、島成分ポリマーを溶解しようとしたが、質量減少は５％にとどまり、凹凸を有しておらず、欠損率は０％であり、５人の検査員がフィブリル調を有していないと判定した。詳細は表１に示す。

［実施例３］
Ｘ－ｘ＝ｒとなる、島数９０／１フィラメント、最外周の島成分数は３０島、２４フィラメントを用い、海成分ポリマーに公定水分率０．４％、Ｔｇ７０℃のポリエチレンテレフタレートを用いた以外は実施例１と同様の方法で海島複合繊維束を作製した。海島型複合繊維束の外周と最外層の島成分の間隔（ｄ）は１００ｎｍであり、島成分の直径は１２００ｎｍ、海島型複合繊維束の総繊度は５６ｄｔｅｘ／２４フィラメント（単糸繊度２．３ｄｔｅｘ）であった。結果、得られた表面凹凸多孔中空繊維束は中空率５０％であり、中空孔径は１２００ｎｍ、表面に高さ９００ｎｍの凹凸を有していた。また表面凹凸多孔中空繊維束の欠損率は７０％であった。５人の検査員がフィブリル調を有していると判定した。詳細は表１に示す。

［実施例４］
Ｘ－ｘ＝０．５ｒとなる、島数８３６／１フィラメント、最外周の島成分数は３２島、１０フィラメントの図４に示す種類の口金を用い、海成分ポリマーの比率を３０質量％とした以外は実施例１と同様の方法で海島複合繊維束を作製した。海島型複合繊維束の外周と最外層の島成分の間隔（ｄ）は５０ｎｍであり、島成分の直径は７００ｎｍ、海島型複合繊維束の総繊度は５６ｄｔｅｘ／１０フィラメント（単糸繊度５．６ｄｔｅｘ）であった。結果、得られた表面凹凸繊維束は中空率７０％であり、中空孔径は７００ｎｍ、表面に高さ４００ｎｍの凹凸を有していた。また表面凹凸多孔中空繊維束の欠損率は１００％であり、５人の検査員がフィブリル調を有していると判定した。詳細は表１に示す。

本発明の海島型複合繊維束の易溶解ポリマーからなる島成分をアルカリ水溶液によって溶解除去して得られる表面凹凸繊維は、布帛にした際、均一なフィブリル調の品位の高い外観を呈する。更には、繊維内部にも多孔中空部を付与することで、軽量感と柔軟な風合いを有する布帛や繊維構造体及びそれを用いた繊維製品を提供することができる。

Ｘ：島型複合繊維を集合させる孔と中心までの距離
ｘ：海島型複合繊維の島成分を吐出する最外周孔と中心までの距離
ｄ：海島複合繊維の外周と最外層の島成分の間隔
ｒ：島成分直径

Claims

海島型複合繊維において、島成分を易溶解ポリマーとし、海成分を難溶解ポリマーとした海島複合繊維で、島成分直径をｒとすると、ｒが５０～５０００ｎｍであり、海島型複合繊維の外周と最外層の島成分の間隔ｄが０≦ｄ＜０．５ｒとなる海島型複合繊維束を、アルカリ溶液で減量加工した際に、繊維横断面方向において、最外層の海ポリマーが欠損することによって形成された凹凸を有する表面凹凸繊維束で、その欠損数が最外周の島数をｎとした際にｎ／２以上である凹凸を有し、更に繊維横断面方向において、表面から内部にかけて複数の中空を有することを特徴とする表面凹凸繊維束。