JPWO2018079567A1 - ナノボイドポリエステル繊維 - Google Patents

Abstract

本発明は、高反射かつ低光沢のナノボイドポリエステル繊維を提供することにある。本発明は、少なくとも繊維横断面の繊維表層より１μｍ以内に空孔が存在しており、空孔の平均円相当径が１０〜８０ｎｍで、空隙率が２〜１５％であり、鏡面反射強度が３０％以上であることを特徴とするナノボイドポリエステル繊維を提供する。

Description

本発明は、ナノボイドポリエステル繊維に関するものである。より詳しくは、高反射かつ低光沢であることから衣料用途での意匠性付与に好適に使用できるナノボイドポリエステル繊維に関するものである。

ポリエステル繊維はコストが安価であり、強度や熱安定性に優れ、腰が強く熱セット良好といった特性を有するため、衣料用および産業用繊維として幅広く用いられている。

一方で、近年、機能性や審美性を付与することを目的として、繊維内に微小空孔を有したボイド繊維について種々の提案がなされている。

例えば、結晶性を有するポリマーを繊維化後、延伸により、配向方向に直交する厚み方向における平均長さが０．０５μｍ〜１０μｍの空洞を内部に形成させる異形断面繊維が提案されている（特許文献１）。

一方、特許文献１に記載の繊維は、工業化レベルでの高速延伸では空洞が潰れ機能が付与されないという課題があった。そこで、空孔の潰れを解決すべく、高次加工工程にて空孔を形成させる提案がなされている。例えば、ポリエステルの重合完了後に数平均分子量が２００００のポリエチレングリコールを２重量％添加し、繊維化後、アルカリ減量処理により空孔を形成させる多孔質ポリエステル系繊維が提案されている（特許文献２）。

また、ポリアミドとポリエステルをチップブレンドし、溶融紡糸した繊維をアルカリ減量処理によりポリエステルを加水分解・溶出することで空孔を形成させるボイド繊維が提案されている（特許文献３）。

日本国特開２０１０−１８９７９４号公報 日本国特開昭６３−３１５６０７号公報 日本国特開昭５６−１０７０６９号公報

特許文献１では審美性として充分な金属光沢を示し、軽量感および保温性に優れているものの、上述したように、工業化レベルでの高速延伸では空洞が潰れ機能が付与されないという課題があった。特許文献２では抗ピル性や吸水性に優れているものの、アルカリ減量処理を行っているため繊維表面に凹凸があり、試料全体の反射が小さく審美性に欠けるという課題があった。特許文献３では吸水性や光沢に優れているものの主成分がナイロンであるため、ポリエステルの特性である熱セットの良好さがなく、また保管時に黄変するという課題があった。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を克服して、高反射かつ低光沢のナノボイドポリエステル繊維を提供することにある。

上記課題は、少なくとも繊維横断面の繊維表層より１μｍ以内に空孔が存在しており、空孔の平均円相当径が１０〜８０ｎｍで、空隙率が２〜１５％であり、繊維表面の鏡面反射強度が３０％以上であることを特徴とするナノボイドポリエステル繊維、あるいは繊維横断面において繊維表層より１μｍ以内に空孔が少なくとも存在しており、空孔の平均円相当径が１０〜８０ｎｍで、空隙率が２〜１５％であり、繊維表面の算術平均粗さが１０ｎｍ以下であることを特徴とするナノボイドポリエステル繊維によって解決できる。

本発明で得られるナノボイドポリエステル繊維は、高反射かつ低光沢であるため審美性に優れ、特に衣料用途において意匠性付与に好適に使用できる。

本発明における反射とは、特に断りのない限り、入射光源を０°から９０°のある特定の角度Ｘ°に固定し、受光器を０°から９０°まで変化させたときの各角度における反射強度の平均を算出した値、すなわち平均反射強度のことを表す。高反射とは平均反射強度が２５％以上であることを表す。低反射とは平均反射強度が２５％未満であることを表す。

また、鏡面反射強度とは、受光器が入射光源と同じＸ°のときの反射強度を表す。本発明における繊維表面の鏡面反射強度とは、入射角が６０°となるように試料台を固定し、酸化チタンを０．３重量％含有した５６ｄｔｅｘ−１８ｆのポリエチレンテレフタレート丸断面延伸糸を経糸とし本発明のナノボイドポリエステル繊維を密度１３０本／ｉｎｃｈ（２．５４ｃｍ）となるように１／３ツイル組織でヨコ打ち込みした織物を、光源・受光器・試料受光部がなす平面に対し緯糸が平行方向となるようにセットし、反射角が６０°となる位置に受光器を固定したときの反射強度のことを表す。

本発明における光沢とは、入射光源を０°から９０°のある特定の角度Ｘ°に固定し、受光器を０°から９０°まで変化させたときの下記式（Ｉ）より算出される対比光沢度を表す。高光沢とは対比光沢度が２．０以上であることを表す。低光沢とは対比光沢度が２．０未満であることを表す。
（Ｘ°での反射強度）／（０°での反射強度）・・・（Ｉ）

本発明のナノボイドポリエステル繊維は、繊維横断面の繊維表層より１μｍ以内に空孔が少なくとも存在している。繊維表層より１μｍ以内に空孔が存在していないと繊維内の乱反射が弱く、高光沢となってしまう。

本発明のナノボイドポリエステル繊維は、繊維横断面における空孔の平均円相当径が１０〜８０ｎｍである。平均円相当径が１０〜８０ｎｍであれば、高反射かつ低光沢を実現することができる。平均円相当径が１０ｎｍより小さいと繊維内部の乱反射が弱くなり、高光沢になってしまう。一方で、平均円相当径が８０ｎｍより大きいと、繊維表面にも顕著な凹凸が形成され正反射（鏡面反射）が弱くなるため、低反射となる。高反射低光沢の観点から平均円相当径が１２〜７５ｎｍであることがより好ましい。

本発明のナノボイドポリエステル繊維は、空隙率が２〜１５％である。空隙率が２〜１５％であれば高反射低光沢を実現することができる。空隙率が２％より小さいと繊維内部の乱反射が弱くなり、高光沢になってしまう。一方で、空隙率が１５％より大きいと繊維表面にも顕著な凹凸が形成され正反射（鏡面反射）が弱くなるため、低反射となる。高反射低光沢の観点から空隙率は３〜１０％であることがより好ましい。

本発明のナノボイドポリエステル繊維における、繊維横断面の繊維表層より１μｍ以内の空孔存在有無、繊維横断面における空孔の平均円相当径、および空隙率は、例えば、以下のようにして測定する。ＢＩＢ２法（冷却）により繊維横断面を作製後、金属微粒子をスパッタコートする。この試料を日立ハイテクノロジーズ製電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）ＳＵ８０２０にて加速電圧１．５ｋＶの条件下で測定し、空孔および繊維表層より１μｍ以内の空孔存在有無を観察する。観察した画像を画像解析ソフトＩｍａｇｅ−Ｊを用いてトレースし、繊維横断面１μｍ^２当たりの空孔数および空隙率を算出する。また、各空孔において空孔面積より円相当径（直径）をそれぞれ算出し、繊維横断面１μｍ^２当たりの全ての空孔の円相当径の平均値を平均円相当径とする。

本発明のナノボイドポリエステル繊維の一実施形態としては、繊維表面の鏡面反射強度が３０％以上である。繊維表面の鏡面反射強度が３０％より小さいことは、繊維表面の正反射（鏡面反射）が弱いことを表し、低反射となってしまう。

本発明のナノボイドポリエステル繊維の別の実施形態としては、繊維表面の算術平均粗さが１０ｎｍ以下である。繊維表面の算術平均粗さが１０ｎｍより大きいと、繊維表面に顕著な凹凸が形成され正反射（鏡面反射）が弱くなるため、低反射となる。高反射の観点から繊維表面の算術平均粗さは７ｎｍ以下であることが好ましい。

本発明のナノボイドポリエステル繊維の繊維表面の算術平均粗さは例えば、以下のようにして測定する。単糸を取り出し、シリコンウェハ面に対して単糸の長手方向が平行となるように単糸をエポキシ樹脂でシリコンウェハに固定する。この試料をＢｒｕｋｅｒ ＡＸＳ社製走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）ＮａｎｏＳｃｏｐｅＶ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ Ｉｃｏｎにて測定する。測定条件は、走査範囲５μｍ角、走査速度０．４Ｈｚ、室温大気条件下でタッピングモードにする。単糸長手方向をＸ軸、シリコンウェハ面に平行でかつＸ軸に直交する方向をＹ軸、Ｘ軸、Ｙ軸いずれにも直交する方向をＺ軸となるよう定義する。固定した単糸のＺ軸方向の頂点部を、単糸の長手方向（Ｘ軸）に対して垂直になるようにシリコンカンチレバーを走査する。得られたＡＦＭ画像について繊維の丸みを補正し、画像解析ソフトＮａｎｏＳｃｏｐｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ １．４０を用いて、定量面の高さプロファイルにおける中心面から表面までの偏差の絶対値の平均を算出し、繊維表面の算術平均粗さとする。

本発明のナノボイドポリエステル繊維は、単位面積当たりの空孔数が１５個／μｍ^２以上であることが好ましい。単位面積当たりの空孔数が１５個／μｍ^２以上であれば乱反射が強くなる。これにより透過する光の量が少なくなり、防透け性が向上する。

本発明のナノボイドポリエステル繊維は、円相当径が５〜８０ｎｍである空孔数が全空孔数の８５％以上あるとより好ましい。円相当径が５〜８０ｎｍである空孔数が全空孔数の８５％以上あれば、繊維表面の凹凸が小さくなる。これにより、正反射（鏡面反射）がより強くなり、より高反射になる。円相当径が５〜８０ｎｍの空孔数の割合は、繊維横断面１μｍ^２当たりの全ての空孔数に対する円相当径が５〜８０ｎｍである空孔数の割合から算出する。

次に本発明のナノボイドポリエステル繊維の製造方法について述べる。
本発明のナノボイドポリエステル繊維は、ポリエステル系ポリマーと水溶性高分子とを混練後、溶融紡糸してポリマーアロイ繊維を得たのち、溶出処理により水溶性高分子を除去することによって得ることができる。

本発明のナノボイドポリエステル繊維の製造で用いられるポリマーは、ポリエステル系ポリマーと水溶性高分子とのアロイポリマーである。必要に応じて、相溶化剤を併用することも可能である。

本発明のナノボイドポリエステル繊維の製造で用いられるポリエステル系ポリマーは、モノマーの連結がエステル結合でなされているポリマーであれば特に制限はない。具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＰＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などの芳香族ポリエステルやポリ乳酸などの脂肪族ポリエステルが挙げられる。汎用性、繊維成形性が優れるという観点から芳香族ポリエステルが好ましい。

本発明のナノボイドポリエステル繊維の製造で用いられる水溶性高分子は、溶出処理液への溶解性が高ければ特に制限はない。具体的にはポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリグリセリン、およびそれらの誘導体が挙げられる。耐熱性、溶出処理液への溶解度の観点から数平均分子量が８０００〜２００００のポリエチレングリコールが好ましい。

本発明のナノボイドポリエステル繊維の製造で用いられるアロイポリマー中のポリエステル系ポリマーの含有量は５０重量％以上であれば特に制限されるものではなく、任意の含有量を取ることができる。繊維物性の観点から、アロイポリマー中におけるポリエステル系ポリマーの含有量は７０重量％以上であることが好ましい。

本発明のナノボイドポリエステル繊維の製造で用いられるポリエステル系ポリマーと水溶性高分子との混練法に制限はない。重縮合を終えたポリエステル系ポリマーを溶融状態のまま水溶性高分子を混練してもよく、ポリエステル系ポリマーを一旦冷却固化後再溶融した状態で水溶性高分子を混練してもよい。また、ポリエステル系ポリマーと水溶性高分子を直接ブレンドしてもよい。２成分を強制的に混練する観点から、二軸押し出し機を用いて混練するのが好ましい。

本発明のナノボイドポリエステル繊維の製造で用いられるポリエステル系ポリマーと水溶性高分子とのアロイポリマーは公知の溶融紡糸法、延伸法により繊維として有用なものとなる。

本発明のナノボイドポリエステル繊維の製造で用いられる繊維の形態に関しても特に制限がなく、モノフィラメント、マルチフィラメント、ステープルなどのいずれの形態であってもよい。また、一般の繊維と同様に仮撚や撚糸などの加工が可能であり、製織や製編についても一般の繊維と同様に扱うことができる。

本発明のナノボイドポリエステル繊維の製造では溶出処理をおこなう。溶出処理により水溶性高分子が処理液へ溶出し、繊維内に空孔が形成される。水溶性高分子を除去するという観点から溶出処理温度は１２０℃以上、溶出処理時間は３０分以上が好ましい。溶出処理は独立して行ってもよく、精練工程と併せて行ってもよい。

本発明のナノボイドポリエステル繊維の製造は必要に応じて、染色工程を設けてもよい。染料としては分散染料を好適に採用することができる。染色方法や染料濃度、染色温度に関して特に制限がなく、公知の方法を好適に採用できる。また、必要に応じて、染色加工後に還元洗浄を行ってもよい。

本発明のナノボイドポリエステル繊維を含む繊維構造体の形態は、特に制限がなく、公知の方法に従い、織物、編物、パイル布帛、不織布や紡績糸、詰め綿などにすることができる。また、本発明のナノボイドポリエステル繊維を含む繊維構造体は、いかなる織組織または編組織であってもよく、平織、綾織、朱子織あるいはこれらの変化織や、経編、緯編、丸編、レース編あるいはこれらの変化編などが好適に採用できる。

以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。なお、実施例中の各特性値は、以下の方法で求めたものである。

Ａ.ポリエステル系ポリマーの固有粘度（ＩＶ）
使用するポリエステル系ポリマー（ＰＥＴ）を、ｏ−クロロフェノール溶媒に溶かし、２５℃で測定した。

Ｂ．ポリエチレングリコールの数平均分子量
使用するポリエチレングリコール５００ｍｇを０．１Ｍ塩化ナトリウム水溶液５ｍＬに溶かし、０．４５μｍのセルロース製フィルターで濾過して得られた濾液をＧＰＣ測定用試料とした。この試料を用い、以下の条件にてＧＰＣ装置（Ｗａｔｅｒｓ製Ａｌｌｉａｎｃｅ２６９０）で測定を行い、数平均分子量を算出した。
検出器：Ｗａｔｅｒｓ製２４１０示差屈折率検出器、感度 １２８ｘ
カラム：東ソー製ＴＳＫｇｅｌＧ３０００ＰＷＸＬＩ
溶媒 ：０．１Ｍ 塩化ナトリウム水溶液
注入量 ：２００μＬ
カラム温度：４０℃
標準物質 ：ポリエチレングリコール（エーエムアル株式会社製 Ｍｗ１０６〜１０１００）。

Ｃ．繊度
ＩＮＴＥＣ製電動検尺機を用いて、試料１００ｍをかせ取りした。得られたかせの重量を測定し、下記式を用いて繊度（ｄｔｅｘ）を算出した。なお、測定は１試料につき５回行い、その平均値を繊度とした。
繊度（ｄｔｅｘ）＝繊維１００ｍの重量（ｇ）×１００ 。

Ｄ．強度
ＪＩＳ Ｌ１０１３：１９９９（化学繊維フィラメント糸試験方法）８．５に準じて算出した。温度２０℃、湿度６５％ＲＨの環境下において、島津製作所製オートグラフＡＧ−５０ＮＩＳＭＳ型を用いて、初期試料長２０ｃｍ、引張速度２０ｃｍ／分の条件で引張試験を行った。最大荷重を示す点の応力（ｃＮ）を繊度（ｄｔｅｘ）で除して算出し、測定は１試料につき５回行い、その平均値を強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）とした。

Ｅ．繊維横断面の繊維表層より１μｍ以内の空孔存在有無、空孔の平均円相当径、空孔の円相当径５〜８０ｎｍの空孔数の割合、繊維横断面１μｍ^２当たりの空孔数、空隙率
ＢＩＢ２法（冷却）により繊維横断面を作製後、金属微粒子をスパッタコートした。この試料を日立ハイテクノロジーズ製電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）ＳＵ８０２０にて加速電圧１．５ｋＶの条件下で測定し、空孔および繊維表層より１μｍ以内の空孔存在有無を観察した。観察した画像を画像解析ソフトＩｍａｇｅ−Ｊを用いてトレースし、繊維横断面１μｍ^２当たりの空孔数および空隙率を算出した。また、各空孔において空孔面積より円相当径（直径）をそれぞれ算出し、繊維横断面１μｍ^２当たりの全ての空孔の円相当径の平均値を平均円相当径とした。円相当径が５〜８０ｎｍの空孔数の割合は、繊維横断面１μｍ^２当たりの全ての空孔数に対する円相当径が５〜８０ｎｍである空孔数の割合から算出した。

Ｆ．ヨコ打ち込み織物
酸化チタンを０．３重量％含有した５６ｄｔｅｘ−１８ｆのポリエチレンテレフタレート丸断面延伸糸を経糸とし、実施例で得られる延伸糸を密度１３０本／ｉｎｃｈ（２．５４ｃｍ）となるように１／３ツイル組織でヨコ打ち込みして織物を作製した。

Ｇ．色調（Ｌ＊，ｂ＊）
ヨコ打ち込み織物を、ミノルタ製分光測色計ＣＭ−３７００ｄ型にて黒色校正板をバックにＬ＊値およびｂ＊値を測定した。

Ｈ．防透け率
ヨコ打ち込み織物をミノルタ製分光測色計ＣＭ−３７００ｄ型にて白色校正板をバックにサンプルなしのＬ＊値（Ｌｗ０）および試料のＬ＊値（Ｌｗ）を測定した。続いて黒色校正板をバックにサンプルなしのＬ＊値（Ｌｂ０）および試料のＬ＊値（Ｌｂ）を測定した。下記式により防透け率を算出し、防透け率が７０％以上であれば防透け性を有すると判断した。
１００−［（Ｌｗ−Ｌｂ）／（Ｌｗ０−Ｌｂ０）］×１００

Ｉ．繊維表面の鏡面反射強度
村上色彩技術研究所社製自動変角光度計ＧＰ−２００に、入射角が６０°となるように試料台を固定した。光源・受光器・試料受光部がなす平面に対し緯糸が平行方向となるようにヨコ打ち込み織物をセットした。反射角が６０°となる位置に受光器を固定し、その時の反射強度を繊維表面の鏡面反射強度とした。

Ｊ．平均反射強度、対比光沢度
村上色彩技術研究所社製自動変角光度計ＧＰ−２００に、入射角が６０°となるように試料台を固定した。光源・受光器・試料受光部がなす平面に対し緯糸が平行方向となるようにヨコ打ち込み織物をセットした。反射角が０°から９０°まで変化するように受光器の位置を移動させ、各角度における反射強度を測定した。全ての角度の反射強度の平均値を平均反射強度とした。また、下記式より対比光沢度を算出した。
（６０°での反射強度）／（０°での反射強度）
平均反射強度が２５％以上であれば高反射を有するとし、２６％以上であればより高反射を有するとし、２８％以上であればさらに高反射を有するとした。また、対比光沢度が２．０未満であれば低光沢を有するとし、１．９５未満であればさらに低光沢を有するとした。

Ｋ．繊維表面の算術平均粗さ
単糸を取り出し、シリコンウェハ面に対して単糸の長手方向が平行となるように単糸をエポキシ樹脂でシリコンウェハに固定した。この試料をＢｒｕｋｅｒ ＡＸＳ社製走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）ＮａｎｏＳｃｏｐｅＶ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ Ｉｃｏｎにて測定した。測定条件は、走査範囲５μｍ角、走査速度０．４Ｈｚ、室温大気条件下でタッピングモードにした。単糸長手方向をＸ軸、シリコンウェハ面に平行でかつＸ軸に直交する方向をＹ軸、Ｘ軸、Ｙ軸いずれにも直交する方向をＺ軸となるよう定義した。固定した単糸のＺ軸方向の頂点部を、単糸の長手方向（Ｘ軸）に対して垂直になるようにシリコンカンチレバーを走査した。得られたＡＦＭ画像について繊維の丸みを補正し、画像解析ソフトＮａｎｏＳｃｏｐｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ １．４０を用いて、定量面の高さプロファイルにおける中心面から表面までの偏差の絶対値の平均を算出し、繊維表面の算術平均粗さとした。

実施例１
ＩＶ＝０．６５のポリエステルペレットと数平均分子量２００００のポリエチレングリコール（三洋化成社製ＰＥＧ２００００）を９０重量％と１０重量％の比率で、２軸混練機（日本製工所製ＴＥＸ３０α）にて、シリンダー温度２９０℃、吐出量８ｋｇ／ｈ、スクリュー回転数１１０ｒｐｍで混練した。混練生成物を冷水中へストランド状に吐出して冷却し、直ちにカッティングしてペレット状の混練生成物を得た。得られたペレットを１５０℃で１２時間真空乾燥した後、プレッシャーメルター型紡糸機へ供給して溶融させ、紡糸温度２９０℃、吐出量１５ｇ／分で紡糸口金（吐出孔径０．３ｍｍ、吐出孔長０．３９ｍｍ、吐出孔数１２、丸孔）から吐出させて紡出糸条を得た。この紡出糸条を風温２０℃、風速１５ｍ／分の冷却風で冷却し、給油装置で油剤を付与して収束させ、１０００ｍ／分で回転する第１ゴデットローラーで引き取り、第１ゴデットローラーと同じ速度で回転する第２ゴデットローラーを介して、ワインダーで巻き取って１５０ｄｔｅｘ−１２ｆの未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を２本合糸し、送糸ローラーの送糸速度を１７０ｍ／分とし、第１ホットローラー温度９０℃、第２ホットローラー温度１４０℃、延伸倍率３．３倍の条件で延伸し、８４ｄｔｅｘ−２４ｆの延伸糸を得た。

ヨコ打ち込み織物を作製し、この織物を浴比が１：５０になるように炭酸ナトリウム１ｇ／Ｌ、界面活性剤（明成化学工業社製 グランアップＵＳ−２０）０．５ｇ／Ｌの濃度の水溶液中に浸し、１３０℃で６０分間溶出処理を行い、水洗い、風乾を行った。その後ピンテンターにセットし、１８０℃で１分間熱セットを行った。

処理前後の繊維物性を表１に示す。処理後の繊維には平均円相当径が３５ｎｍで空隙率が４％の空孔が形成されており、繊維横断面の繊維表層より１μｍ以内に空孔が存在していることが確認できた。また、繊維表面の鏡面反射強度は４２．１％で繊維表面の算術平均粗さは２．２６ｎｍであった。防透け率は７７．６％と良好であり、また平均反射強度は３３．４％で対比光沢度は１．２６と高反射かつ低光沢であった。

実施例２
実施例１と同様にして得たペレットを紡糸し、１５０ｄｔｅｘ−１２ｆの未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を２本合糸し、第１ホットローラー温度９０℃、第２ホットローラー温度１４０℃、延伸倍率２．７倍の条件で延伸し、１１０ｄｔｅｘ−２４ｆの延伸糸を得た。空孔の平均円相当径を変更した以外は実施例１と同様に織物作製、溶出処理、熱セットを行った。処理前後の繊維特性を表１に示す。

処理後の繊維には平均円相当径が３８ｎｍで空隙率が４％の空孔が形成されており、繊維横断面の繊維表層より１μｍ以内に空孔が存在していることが確認できた。また、繊維表面の鏡面反射強度は４１．１％で繊維表面の算術平均粗さは２．９０ｎｍあった。防透け率は７７．７％と良好であり、また平均反射強度は３１．２％で対比光沢度は１．２５と高反射かつ低光沢であった。

実施例３
使用するポリエステルペレットをＩＶ＝１．３に変更して空孔の平均円相当径を変更した以外は実施例１と同様にして延伸糸、織物作製、溶出処理、熱セットを行った。処理前後の繊維特性を表１に示す。

処理後の繊維には平均円相当径が１９ｎｍで空隙率が３％の空孔が形成されており、繊維横断面の繊維表層より１μｍ以内に空孔が存在していることが確認できた。また、繊維表面の鏡面反射強度は４５．９％で繊維表面の算術平均粗さは１．９９ｎｍであった。防透け率は７２．１％と良好であり、また平均反射強度は３６．４％で対比光沢度は１．５８と高反射かつ低光沢であった。

実施例４
使用するポリエチレングリコールの数平均分子量を８３００（三洋化成社製ＰＥＧ６０００Ｓ）に変更して空孔の平均円相当径を変更した以外は実施例１と同様にして延伸糸、織物作製、溶出処理、熱セットを行った。処理前後の繊維特性を表１に示す。

処理後の繊維には平均円相当径が２８ｎｍで空隙率が３％の空孔が形成されており、繊維横断面の繊維表層より１μｍ以内に空孔が存在していることが確認できた。また、繊維表面の鏡面反射強度は４３．１％で繊維表面の算術平均粗さは２．３３ｎｍであった。防透け率は７６．１％と良好であり、また平均反射強度は３４．２％で対比光沢度は１．３８と高反射かつ低光沢であった。

実施例５〜８
混練時のスクリュー回転速度を表２の通り変更して空孔の平均円相当径を変更した以外は実施例１と同様にして延伸糸、織物作製、溶出処理、熱セットを行った。それぞれ処理前後の繊維特性を表２に示す。いずれの水準も処理後の繊維は高反射かつ低光沢であった。

実施例９〜１２
数平均分子量２００００のポリエチレングリコールの添加量を表２の通り変更して空隙率を変更した以外は実施例１と同様にして延伸糸、織物作製、溶出処理、熱セットを行った。それぞれ処理前後の繊維特性を表２に示す。いずれの水準も処理後の繊維は高反射かつ低光沢であった。

実施例１３
数平均分子量２００００のポリエチレングリコールの添加量を３重量％、スクリュー回転速度を１０ｒｐｍに変更して繊維横断面１μｍ^２当たりの空孔数を変更した以外は実施例１と同様にして延伸糸、織物作製、溶出処理、熱セットを行った。処理前後の繊維特性を表３に示す。処理後の繊維は高反射かつ低光沢であった。

実施例１４
ＩＶ＝０．６５のポリエステルペレットと数平均分子量２００００のポリエチレングリコールを９０重量％と１０重量％の比率で直接ブレンドして紡糸することで円相当径５〜８０ｎｍの空孔数の割合を変更した以外は実施例１と同様にして延伸糸、織物作製、溶出処理、熱セットを行った。処理前後の繊維特性を表３に示す。処理後の繊維は高反射かつ低光沢であった。

比較例１〜３
酸化チタンを添加した繊維を評価した。酸化チタン含有量を表４のとおり変更したポリエステルペレットを直接紡糸したこと以外は実施例１と同様にして延伸糸、織物作製、溶出処理、熱セットを行った。処理前後の繊維特性は表４に示す通りである。

比較例１では酸化チタン含有量は０重量％、比較例２では酸化チタン含有量は０．３重量％、比較例３では酸化チタン含有量は６．４重量％のポリエステルペレットを用いた。酸化チタン含有量が０重量％では平均反射強度が３８．２％と高反射であるものの対比光沢度は２．４５と高く、高反射かつ高光沢であった。酸化チタン含有量が０.３重量％および６．４重量％では、対比光沢度が２．０未満と低光沢であるものの平均反射強度も２５未満であり、低反射低光沢であった。

比較例４
ボイドを延伸時に形成させるナノボイド糸を作製した。ＩＶ＝０．６５のポリエステルペレットを実施例１と同様にして直接紡糸し、１５０ｄｔｅｘ−１２ｆの未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を２本合糸し、送糸ローラーの送糸速度を５ｍ／分とし、第１ホットローラー温度７０℃、延伸倍率３．３倍の条件で延伸し、８４ｄｔｅｘ−２４ｆの延伸糸を得た。得られた延伸糸の繊維横断面を観察したところ空孔が形成されているものの、繊維表層より１μｍ以内に空孔は存在していなかった。
続いて実施例１と同様に織物処理を行った。処理前後の繊維物性を表４に示す。繊維横断面の繊維表層より１μｍ以内に空孔は存在していなかった。また、平均反射強度が３２．３％と高反射であるものの対比光沢度は２．１８と高く、高反射かつ高光沢であった。

比較例５
使用するポリエチレングリコールの数平均分子量や混練時のスクリュー速度を変更することで繊維内の空孔径を変更させた。使用するポリエチレングリコールの数平均分子量を８３００に、スクリュー回転速度を２５０ｒｐｍに変更した以外は実施例１と同様にして延伸糸、織物作製、溶出処理、熱セットを行った。処理前後の繊維特性を表４に示す。処理後の繊維には平均円相当径が８ｎｍの空孔が形成されていた。平均反射強度は３７．８％と高反射であるものの対比光沢度は２．１２と高く、高反射かつ高光沢であった。

比較例６
非相溶ポリマーのブレンドによる延伸時ボイド作製により繊維内の空孔径を変更させた。ＩＶ＝０．６５のポリエステルペレットとポリメチルペンテン（三井化学社製 ＴＰＸ ＲＴ１８）と相溶化剤（新日鉄住金化学社製 エスチレンＭＳ２００）をそれぞれ８３重量％、９．６重量％、７．４重量％の比率で、２軸混練機（日本製工所製ＴＥＸ３０α）にて、シリンダー温度２９０℃、吐出量８ｋｇ／ｈ、スクリュー回転数１１０ｒｐｍで混練した。混練生成物を冷水中へストランド状に吐出して冷却し、直ちにカッティングしてペレット状の混練生成物を得た。得られたペレットを用いて直接紡糸し、１５０ｄｔｅｘ−１２ｆの未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を２本合糸し、送糸ローラーの送糸速度を１００ｍ／分とし、第１ホットローラーと第２ホットローラー間に１００℃のホットプレートを用い、延伸倍率３．３倍の条件で延伸後、第２ローラーを１５０℃で熱処理し、８４ｄｔｅｘ−２４ｆの延伸糸を得た。得られた延伸糸の繊維横断面を観察したところ空孔が形成されていることが確認できた。
続いて実施例１と同様に織物作製、溶出処理、熱セットを行った。処理前後の繊維特性は表４に示す通りである。平均円相当径が１００ｎｍの空孔が形成されていた。対比光沢度が１．１４と低光沢であるものの平均反射強度も１５．４％であり、低反射低光沢であった。

比較例７〜８
ポリエチレングリコールの添加量を変更することで繊維内の空隙率を変更させた。数平均分子量２００００のポリエチレングリコールの添加量を変更した以外は実施例１と同様にして延伸糸、織物作製、溶出処理、熱セットを行った。処理前後の繊維特性は表４に示す。

比較例７では添加量を２重量％に変更することで空隙率が１％のナノボイドポリエステル繊維を作製した。平均反射強度が３７．９％と高反射であるものの対比光沢度は２．２９と高く、高反射かつ高光沢であった。

比較例８では添加量を３５重量％に変更することで空隙率が１８％のナノボイドポリエステル繊維を作製した。対比光沢度が１．２３と低光沢であるものの平均反射強度も２４．７％であり、低反射低光沢であった。

比較例９
溶出処理後、アルカリ減量処理を行った繊維を評価した。実施例１と同様にして延伸糸、織物作製、溶出処理、熱セットを行った。その後、試料を浴比が１：１００になるように０．５重量％の水酸化ナトリウム水溶液に浸し、９８℃で３０分間処理を行い、水洗い、風乾を行った。処理前後の繊維特性は表５に示す。鏡面反射強度は２４．７％であった。また、対比光沢度は１．１１と低いものの、平均反射強度も２０．８％と低く、低反射かつ低光沢であった。

比較例１０〜１１
溶出条件を変更した繊維を評価した。溶出処理温度・処理時間を変更した以外は実施例１と同様にして延伸糸の作製および織物処理を行った。処理前後の繊維特性は表５に示す。

比較例１０では溶出処理温度を８０℃に変更することで空隙率が１％のナノボイドポリエステル繊維を作製した。平均反射強度が３７．９％と高反射であるものの対比光沢度は２．３０と高く、高反射かつ高光沢であった。

比較例１１では精練処理時間を１０分に変更することで空隙率が１％のナノボイドポリエステル繊維を作製した。平均反射強度が３７．２％と高反射であるものの対比光沢度は２．２６と高く、高反射かつ高光沢であった。

本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更及び変形が可能であることは、当業者にとって明らかである。なお本出願は、２０１６年１０月２７日付で出願された日本特許出願（特願２０１６−２１０６９９）に基づいており、その全体が引用により援用される。

本発明で得られるナノボイドポリエステル繊維は、高反射かつ低光沢のため審美性に優れ、特に衣料用途において好適に使用できる。具体的にはユニフォームなどの意匠性付与に好適に利用することができる。

Claims (5)

1. 繊維横断面において、繊維表層より１μｍ以内に空孔が少なくとも存在しており、空孔の平均円相当径が１０〜８０ｎｍで、空隙率が２〜１５％であり、繊維表面の鏡面反射強度が３０％以上であることを特徴とするナノボイドポリエステル繊維。
2. 繊維横断面において、繊維表層より１μｍ以内に空孔が少なくとも存在しており、空孔の平均円相当径が１０〜８０ｎｍで、空隙率が２〜１５％であり、繊維表面の算術平均粗さが１０ｎｍ以下であることを特徴とするナノボイドポリエステル繊維。
3. 繊維横断面において、単位面積当たりの空孔数が１５個／μｍ^２以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のナノボイドポリエステル繊維。
4. 円相当径が５〜８０ｎｍである空孔数が全空孔数の８５％以上あることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のナノボイドポリエステル繊維。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のナノボイドポリエステル繊維を含む繊維構造体。