JPWO2020095861A1 - 伸縮加工糸、繊維製品、複合口金及び複合繊維の製造方法 - Google Patents
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- D02J1/22—Stretching or tensioning, shrinking or relaxing, e.g. by use of overfeed and underfeed apparatus, or preventing stretch
- D02J1/225—Mechanical characteristics of stretching apparatus
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- D—TEXTILES; PAPER
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- D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
- D03D15/00—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
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Abstract
Description
この流路は誘導孔や導入孔に対して垂直方向に配置された溝流路であり、少なくともどちらか片方のポリマー流は該流路を経由して導入孔手前でもう一方のポリマーに接合される。この際、ポリマー流が垂直方向で衝突することから、ポリマー流の微細な流速変化による複合断面変化や、長時間紡糸の際の異常滞留発生という課題があり、それらに伴う突発的な捲縮性低下や吐出曲がりによる糸切れ等の製糸安定性に課題がある場合があった。
(1)繊維軸方向にコイル状の捲縮形態を有した繊維からなるマルチフィラメントからなり、前記繊維における捲縮のコイル径分布が2個以上の群を有し、コイル径の最大の群平均値と最小の群平均値の比(最大の群平均値/最小の群平均値)が3.00未満であり、かつマルチフィラメントを構成する繊維の断面が偏心芯鞘断面である伸縮加工糸。
(2)コイル径の最小の群平均値の群に含まれる繊維の本数が、マルチフィラメントを構成する繊維の総本数の20%以上である、前記(1)に記載の伸縮加工糸。
(3)マルチフィラメントを構成する繊維の平均径が15μm以下である、前記(1)または(2)に記載の伸縮加工糸。
(4)伸長エネルギーが1.5μJ/dtex以上である、前記(1)〜(3)のいずれか1つに記載の伸縮加工糸。
(5)前記(1)〜(4)のいずれか1つに記載の伸縮加工糸が少なくとも一部に含まれる繊維製品。
(6)第1成分ポリマーおよび第2成分ポリマーによって構成される複合ポリマー流を吐出するための複合口金であって、前記複合口金は、各ポリマー成分を計量する複数の計量孔を有する計量板、各ポリマー成分を分配するための分配孔が穿設された1枚以上の分配板、並びに吐出板とで構成されており、前記分配板のポリマー紡出経路方向の下流側最下層では、半円状配列の複数の第1成分ポリマー分配孔を複数の第2成分ポリマー分配孔が取り囲んだポリマー分配孔群が穿設されており、前記ポリマー分配孔群における第2成分ポリマー分配孔の少なくとも一部が、半円状配列の複数の第1成分ポリマー分配孔の円周部の外側に半円周状配列で配置されている複合口金。
(7)前記ポリマー分配孔群における第2成分ポリマー分配孔の全孔数Htと、その内で半円状配列の複数の第1成分ポリマー分配孔の円周部の外側に半円周状配列で配置された第2成分ポリマー分配孔の孔数Hoとが下記式(1)を満足する、前記(6)に記載の複合口金。
1/16<Ho/Ht<1/4 ・・・式(1)
(8)前記(6)または(7)の複合口金を用いた複合繊維の製造方法。
本発明で言う伸縮加工糸とは、伸長変形を加えた際に伸びたり、縮んだりする特性を有した加工糸を指し、この伸縮加工糸は繊維軸方向にコイル状の捲縮形態を有した繊維からなるマルチフィラメントからなり、前記繊維における捲縮のコイル径分布が2個以上の群を有することが本発明の第1の要件となる。
(1)頻度が5%以上の階級が2階級以上連続する場合、該当する階級全てを含めて1つの群とする(図2の2−(a)に例示)。
(2)階級の頻度が10%を超えておりかつ、連続する前後の階級のいずれも頻度が5%未満である場合、その10%以上の階級を1つの群とする(図2の2−(b)に例示)。
まず、熱処理を施していない伸縮加工糸を、温度20±2℃、相対湿度65±2%のもとに無荷重で24時間放置する。24時間放置後の該糸サンプルに1mg/dの加重を掛け30秒以上経過した後に、加重を掛けたまま初期試料長を50mmとして、引張試験機(株式会社オリエンテック製“テンシロン”(TENSILON)UCT−100等)に固定する。引張速度を50mm/分として該糸サンプルの引張試験を実施し、横軸を伸び(単位はmm)、縦軸を応力(単位はcN/dtex)として、図4に例示するような伸長−応力曲線を作成する。得られた伸長−応力曲線において、強度0.05cN/dtexとなる点を4−(a)、点4−(a)から横軸(応力0cN/tex)に向かって垂線を降ろした時の横軸との交点を4−(b)としたとき、点4−(a)および点4−(b)および原点に囲まれる面積Aeが伸長エネルギーを表し、単位をμJ/dtexとして算出することができる。同様の操作を異なる10本の糸サンプルについて行った結果の単純な数平均を求め、小数点第2位を四捨五入した値が本発明で言う伸長エネルギーである。
まず、伸縮加工糸をマルチフィラメントのままエポキシ樹脂などの包埋剤で包埋し、この横断面を走査型電子顕微鏡(SEM)などで繊維が10本以上観察できる倍率ですべての繊維について画像を撮影する。撮影された各画像において、画像解析ソフト(例えば、三谷商事社製「WinROOF2015」)を用いて、繊維の断面積Afを計測し、この断面積Afと同一の面積となる真円の直径を算出する。これを、マルチフィラメントを構成するすべての繊維について測定し、単純な数平均を求め、単位をμmとして、小数点第2位を四捨五入した値が本発明で言う繊維の平均径である。
繊維断面が前述のような特徴的な鞘成分の配置であることで、芯−鞘成分間に掛かる応力を分散でき、かつ捲縮特性に重要となる重心間距離を大きく確保できる。
(A)芯成分を覆っている成分の最小となる厚みSと繊維の繊維径Dの比S/Dが0.01〜0.10である。
(B)最小厚みSの1.05倍以内の厚みの周囲長部分(S比率)は繊維断面の全周囲長の30%以上を占めている。
まず、伸縮加工糸をマルチフィラメントのままエポキシ樹脂などの包埋剤にて包埋し、この横断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で10本以上の繊維が観察できる倍率として画像を撮影する。この際、金属染色を施すとポリマー間の染め差を利用して、芯成分と鞘成分の接合部のコントラストを明確にすることができる。撮影された各画像から同一画像内で無作為に抽出した10本について、前述した方法にて繊維の繊維径を測定した値が本発明で言う繊維の繊維径Dに相当する。ここで、10本以上の観察が不可能の場合は、他の繊維を含めて合計で10本以上を観察すればよい。
本発明の強度とは、JIS L1013(2010)に示される条件で繊維の荷重−伸長曲線を求め、破断時の荷重値を初期繊度で割った値であり、伸度とは、破断時の伸長を初期試料長で割った値である。ここで、初期繊度とは、繊維の単位長さの重量を複数回測定した単純な平均値から、10000m当たりの重量を算出した値を意味する。
本発明の伸縮加工糸をインナーやアウターなどの一般衣料用途に用いる場合には、強度が1.0〜4.0cN/dtex、伸度が20〜40%とすることが好ましい。また、使用環境が過酷であるスポーツ衣料用途などでは、強度が3.0〜5.0cN/dtex、伸度が10〜40%とすることが好ましい。
本発明の伸縮加工糸とするには、偏心芯鞘断面を有した複合繊維からなるマルチフィラメントにおいて、捲縮のコイル径分布に2個以上の群を有し、各群の群平均値の乖離が特定の範囲に制御されていることが必要となる。
なお、図12(a)〜図12(c)は正断面図になるので、第1成分ポリマー吐出孔や第2成分ポリマー吐出孔が集合した吐出孔群は2つしか記載されていないが、本発明の実施における吐出孔群の数は限定されるものではない。
本発明における「ポリマー分配孔群」とは、各成分のポリマー流が分配板15から1孔の吐出導入孔19に向けて吐出される際に通過する、分配板15のポリマー紡出経路方向の下流側最下層に穿設された分配孔の集合体をいう。
1/16<Ho/Ht<1/4 ・・・式(1)
まず、潜在捲縮糸をエポキシ樹脂などの包埋剤で包埋し、この横断面を走査型電子顕微鏡(SEM)(例えば、キーエンス社製走査型電子顕微鏡、型番「VE−7800型」)で単繊維が10本以上観察できる倍率で、すべての単繊維について画像を撮影する。撮影された各画像において、画像解析ソフト(例えば、三谷商事株式会社製「WinROOF2015」)を用いて、単繊維の断面積Afを計測し、この断面積Afと同一の面積となる真円の直径を、単位をμmとして算出し、小数点第2位を四捨五入することで繊維径を算出する。これを、潜在捲縮糸を構成するすべての単繊維について上記の測定を実施し、この結果から図5のような繊維径の分布を作成し、繊維径ごとに単繊維を分類した後に、各単繊維群において最も存在数の多いピーク値である中央重心点間距離を求める。この結果を基に、潜在捲縮糸中で中央重心点間距離が最大のもの(Dmax)および最小のもの(Dmin)を用い、中央重心点間距離比(Dmax/Dmin)を算出する。
20000/Df0.5≦T≦40000/Df0.5
100mの繊維の重量を測定し、その値を100倍した値を算出した。この動作を10回繰り返し、その平均値の小数点第2位を四捨五入した値を総繊度(dtex)とした。また上記の総繊度をフィラメント数で割った値が単繊維繊度(dtex)となる。
試料を引張試験機(株式会社オリエンテック製“テンシロン”(TENSILON)UCT−100)でJIS L1013(2010) 8.5.1標準時試験に示される定速伸長条件で測定した。この時の掴み間隔は20cm、引張り速度は20cm/分、試験回数10回とした。なお、破断伸度は伸長−応力曲線における最大強力を示した点の伸びから求めた。
伸縮加工糸を、検尺機等を用いて10mのカセとし、0.2mg/dの加重を掛けて98℃以上の沸騰水中に浸漬し、15分間沸水処理を行った。該処理糸を風乾にて十分に乾燥させた後に、1mg/dの荷重をかけて30秒間以上経過後に、2点間の距離が3cmとなるようにマルチフィラメントの任意の箇所にマーキングした。その後、塑性変形させないようマルチフィラメントから繊維を分繊し、予めつけておいたマーキングの間が元の3cmとなるように調整してスライドガラス上に固定し、このサンプルをキーエンス社製、VHX−2000デジタルマイクロスコープにて、捲縮の山が5〜10個観察できる倍率で画像を撮影した。撮影した各画像において、コイル径を、単位をμmとして、小数点第1位までを測定した。
同じ操作をマルチフィラメントを構成する異なる繊維についてランダムに行ない、これを繰り返すことで総データ数が100個となるようにコイル径を計測した。
これらの測定値を、境界値を10×n(n:自然数)μmとして、幅10μmとした階級に分け、縦軸を頻度のヒストグラムを作成した。
作成したヒストグラムにおいて、本発明で言う群が存在する場合には、各群に含まれるコイル径を単純平均することでの群平均値を算出した。
これらの結果を基に、コイル径分布に含まれる全ての群平均値の内、最大のものを最小のもので割返してそれら比を算出した。なお、最大の群平均値と最小の群平均値の比は小数点第3位を四捨五入するものである。
伸縮加工糸をエポキシ樹脂などの包埋剤で包埋し、この横断面をキーエンス社製 VE−7800型走査型電子顕微鏡(SEM)で繊維が10本以上観察できる倍率で、すべての繊維について画像を撮影した。撮影された各画像において、画像解析ソフト(三谷商事株式会社製「WinROOF2015」)を用いて、繊維の断面積Afを計測し、この断面積Afと同一の面積となる真円の直径を算出した。これを、マルチフィラメントを構成するすべての繊維について測定し、単純な数平均をとることで繊維の平均径を算出した。なお、繊維の平均径は単位をμmとして、小数点第2位を四捨五入したものである。
伸縮加工糸を温度20±2℃、相対湿度65±2%のもとに無荷重で24時間放置した。24時間放置後の該糸サンプルに1mg/dの加重を掛け30秒以上経過した後に、加重を掛けたまま初期試料長を50mmとして、株式会社オリエンテック製“テンシロン”(TENSILON)UCT−100引張試験機に固定した。引張速度を50mm/分として糸サンプルの引張試験を実施し、横軸を伸び(単位はmm)、縦軸を応力(単位はcN/dtex)として、図4に例示するような伸長−応力曲線を作成した。得られた伸長−応力曲線において、強度0.05cN/dtexとなる点(図4の4−(a))と、該点からから横軸(応力0cN/tex)に向かって垂線を降ろした時の横軸との交点(図4の4−(b))、および原点に囲まれる面積Aeを求めた。これを異なる10本の糸サンプルについて行った結果の単純な数平均を求めることで伸長エネルギーを算出した。なお、伸長エネルギーは単位をμJ/dtexとし、小数点第2位を四捨五入したものである。
ヨコ糸およびタテ糸に伸縮加工糸を用い、ヨコ密度90本/inchで平織物を作製し、80℃で20分の精錬を行い、180℃で1分の中間セットを行った後に120℃で20分のリラックス処理を行った。
上記で作製した織物サンプルは熟練者10名によって、ヨコ糸方向に伸長させた際の伸びと伸長時の抵抗感から、織物に変形を加えた際の動作追従性について、次の3段階で評価した。
また、布帛を伸長させる際の肌−布帛間の擦れにおいて、肌への密着性を次の3段階で評価した。
動作追従性および密着性については、Aを5点、Bを2点、Cを0点とし、10名の合計点数が30点以上のとき評価「A」、10点〜29点のとき評価「B」、9点以下のとき評価「C」とした。なお、評価「A」及び「B」が合格である。
A: 適度な抵抗感を持ち、大きく伸びる。
B: 抵抗感がやや小さいまたはやや大きいが、大きく伸びる。
C: 伸長時の抵抗感が不十分または伸長時に過剰な抵抗がある。
上記F.で作製した布帛について、JIS L1096(2010)8.19項E法(マーチンデール法)により耐摩耗性を評価した。
実施例12〜20、比較例4〜9における複合口金が分配式口金である場合、分配板のポリマー紡出経路方向の下流側最下層に穿設されたポリマー分配孔群における第1成分ポリマー分配孔の配列を評価した。この際、ポリマー分配孔群の最外接円において、最外接円を2等分しかつ第1成分ポリマー分配孔が2等分した半円の片側に全て含むことが可能となる任意の直線を引くことができる配列を半円状配列とした。ここでいう半円の片側に全て含むとは半円の内側もしくは直線上に第1成分ポリマー分配孔が存在する状態を指す。また任意の直線を引くことができない配列は円状配列とした。
また、ポリマー分配孔群における第2成分ポリマー分配孔の孔数について、半円状配列の複数の第1成分ポリマー分配孔の円周部の外側に半円周状配列で配置された第2成分ポリマー分配孔の孔数Hoを評価した。この際、ポリマー分配孔群の最外接円を2等分しかつ第1成分ポリマー分配孔が2等分した半円の片側に全て含むことが可能となる任意の直線によって最外接円を2つの半円に分け、そのうち第1成分ポリマー分配孔が含まれる半円内における該半円の円周方向に平行な任意の曲線の上にある第2成分ポリマー分配孔の孔数を半円状配列の複数の第1成分ポリマー分配孔の円周部の外側に半円周状配列された第2成分ポリマー分配孔の孔数Hoとした。またHoをポリマー分配孔群における第2成分ポリマー分配孔の全孔数Htで除することでHo/Htを算出した。
実施例12〜20、比較例4〜9における複合口金の口金吐出孔数を口金面積で除した値を孔充填密度(孔/mm2)とした。
チップ状のポリマーを真空乾燥機によって、水分率200ppm以下とし、株式会社東洋精機製作所製キャピログラフによって、歪速度を段階的に変更して、溶融粘度を測定した。なお、測定温度は紡糸温度と同様にし、窒素雰囲気下で加熱炉にサンプルを投入してから測定開始までを5分とし、せん断速度1216s−1の値をポリマーの溶融粘度として評価した。さらに、第1成分ポリマーの溶融粘度を第2成分ポリマーの溶融粘度で割った値について、小数点2桁以下を四捨五入した値を粘度比(V1/V2)とした。
実施例12〜20、比較例4〜9についての製糸を行い、口金吐出孔から吐出されたポリマー流を口金面下300mm、口金面の垂線より45°の角度からカメラで撮影し、撮影された画像における口金面の法線方向に対するポリマー流の吐出曲がり角度から吐出安定性を以下の3段階で評価した。
極めて良好 A :45°未満
良好 B :45°以上、60°未満
不良 C :60°以上
実施例12〜20、比較例4〜9についての製糸を行い、1千万m当たりの糸切れ回数から製糸安定性を以下の3段階で評価した。
極めて良好 A :0.8回/千万m未満
良好 B :0.8回/千万m以上、2.0回/千万m未満
不良 C :2.0回/千万m以上
繊維をエポキシ樹脂などの包埋剤にて包埋した後、この横断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で10本以上の繊維が観察できる倍率として画像を撮影し、複合断面を観察した。この際、金属染色を施すとポリマー間の染め差ができることを利用して、複合断面の接合部のコントラストを明確にした。
さらに撮影された画像の複合断面が図11(b)に示すような偏心芯鞘断面であった場合には、各画像から同一画像内で無作為に抽出した10本以上の繊維について、芯成分を覆っている鞘成分の最小となる厚み(図11(b)の符号「S」)を表す薄皮部分の厚みと、繊維軸に対して垂直方向での繊維の幅を表す繊維径を単位μmにて求め、薄皮部分の厚みを繊維径で割った値を算出した。なお、これを異なる10本の繊維において行った結果の単純な数平均を求め、小数点2桁以下を四捨五入した値を薄皮部分の厚み割合とし、10本の繊維における薄皮部分の厚みの標準偏差CV%(変動係数:Coefficient of Variation)を薄皮部分の厚みバラつきとした。
実施例12〜20、比較例4〜9についての製糸を行い、得られた複合繊維の伸縮伸長率(JISL1013(2010)8.11項C法(簡便法))から捲縮発現性を以下の3段階で評価した。
極めて良好 A :60%以上
良好 B :40%以上、60%未満
不良 C :40%未満
伸縮加工糸を構成する繊維の芯成分として、溶融粘度160Pa・sのポリブチレンテレフタレート(PBT)、鞘成分として溶融粘度30Pa・sのポリエチレンテレフタレート(PET1)を用いた。これらのポリマーを個別に溶融した後に、ポンプにより芯/鞘の吐出量比を50/50となるように計量を行い、図11(a)に例示した分配孔を有する分配板を組み込んだ同一の紡糸パックに別途流入させて、紡糸温度を280℃として、72ホールの吐出孔が穿設された口金から吐出した。
実施例1で用いた分配板は、繊維とした際に、芯成分Aを覆う鞘成分Bのポリマーの一部が均一な薄皮となり、本発明で言う薄皮偏心芯鞘断面の要件を満足する複合断面(図6(b))を形成するものである。
巻き取った延伸糸は、加工速度を250m/分、延伸倍率を1.0倍としたローラー間で、170℃に設定したヒーターにて加熱しながら、フリクションディスクを用い、仮撚数が3000T/mとなるような回転数にて仮撚加工を施し、56dtex−72フィラメントの本発明の伸縮加工糸を得た。
なお、得られた伸縮加工糸では、延伸糸の繊維断面が精密に制御されていたため、仮撚工程において、芯/鞘成分間の剥離による毛羽や白化といった欠点がなく、糸品位と工程通過性に優れるものであった。
また、実施例1の伸縮加工糸からなる布帛は、柔らかな風合いも相まって、心地よい動作追従性を有しながらも、マーチンデール法での耐摩耗性は3000回と、過酷な環境下の使用にも耐えうる良好な耐摩耗性を有したものであった。結果を表1に示す。
実施例2、3は、実施例1と同様にして延伸糸を作製し、仮撚工程でフリクションディスクの回転数を変更することで、仮撚数をそれぞれ3500T/m、2500T/mとした以外は、実施例1と同様の条件にて仮撚加工を実施して本発明の伸縮加工糸を得た。
実施例2、3では、フリクションディスクから受ける摩擦力が変化したものの、延伸糸の繊維断面が本発明の要件を満たす薄皮偏心芯鞘断面に制御されているため、芯/鞘間の剥離による毛羽や白化等の欠点なく、糸品質と加工通過性に優れるものであった。
実施例2の伸縮加工糸は、仮撚工程での仮撚数を高くしたことで、極めて微細な顕在捲縮が得られ、コイル径分布において最大−最小の群平均値の比が拡大した。このため、実施例2の伸縮加工糸の伸長−応力曲線では、低伸長域での応力発現がやや低下したものの、低応力でより伸長することとなり、伸長エネルギーは4.3μJ/dtexと高くなった。
このため、布帛として伸長させた際には、低伸長領域から高伸長領域に渡って柔らかく伸び、動作追従性に優れるものであった。
実施例3の伸縮加工糸は、仮撚工程での仮撚数が低いため、コイル径分布において最大−最小の群平均値の比が近接した。このため、実施例3の伸縮加工糸の伸長−応力曲線では、低伸長域で発現する応力が増大した一方、より低伸度で応力が立ち上がることとなり、伸長エネルギーは2.6μJ/dtexとなり、布帛として伸長させた際には、低伸長領域での抵抗がやわらぎ、カジュアル衣料に適したソフトな動作追従性を有するものであった。結果を表1に示す。
実施例4、5では、仮撚工程での延伸倍率をそれぞれ1.1、0.9とした以外は、実施例1と同様にして本発明の伸縮加工糸を得た。
実施例4、5は、加撚領域での張力が変化し、フリクションディスクから受ける摩擦力が変化したものの、延伸糸の繊維断面が精密に制御されているため、芯/鞘間の剥離による毛羽や白化等の欠点なく、糸品質と加工通過性に優れるものであった。
実施例4の伸縮加工糸は、延伸倍率が高く、加撚領域での張力が高いため、顕在捲縮が掛かりにくく、最小の群平均値を中心とする群に含まれる捲縮の割合が低下した。このため、実施例4の伸縮加工糸の伸長−応力曲線では、小コイル径の伸長に相当する低応力領域が縮小したため、伸長エネルギーは1.8μJ/dtexとなり、布帛とし伸長させた際には、ややつっぱり感を感じるものであったが、従来対比動作追従性に優れたものであり、問題無いレベルであった。
実施例5の伸縮加工糸は、低延伸倍率のため加撚領域での張力が低く、顕在捲縮が掛かりやすいため、マルチフィラメント全体に均一に顕在捲縮が存在し、最小の群平均値を中心とする群に含まれる捲縮の割合が増加した。このため、実施例5の伸縮加工糸の伸長−応力曲線では、小コイル径の伸長に相当する低応力領域が拡大したことで、伸長エネルギーは3.8μJ/dtexと良好なものであった。結果を表1に示す。
実施例6では、実施例1と同様の分配孔が穿設された分配板を使用し、吐出孔数を24とした口金を用いた。
伸縮加工糸を構成するポリマー、芯/鞘の吐出比率、紡糸温度は実施例1と同様にして吐出し、実施例1と同様の延伸、巻きとり条件にて延伸することで、56dtex−24フィラメントの延伸糸を得た。
得られた延伸糸は、実施例1と同様の加工速度、延伸倍率、ヒーター温度条件とし、仮撚数が3000T/mとなるよう、フリクションディスクの回転数を調整した条件にて、仮撚加工を実施することで、本発明の伸縮加工糸を得た。
実施例6の伸縮加工糸は、繊維の平均径が15.0μmであり、繊維の捲縮形態を観察したところ、コイル径分布には群平均値がそれぞれ137.0μm、344.0μmである2つの群が見られた。繊維の平均径増大に伴い、潜在/顕在捲縮のコイル径も増大したことに加えて、繊維が捲縮構造を発現するモーメントが増大したため、実施例6の伸縮加工糸の伸長−応力曲線は、特に低伸長時に高い応力を発現するものであった(伸長エネルギー:2.5μJ/dtex)。結果を表1に示す。
実施例7では、実施例1と同様の分配孔が穿設された分配板を使用し、吐出孔数を18とした口金を用いた。
伸縮加工糸を構成するポリマー、芯/鞘の吐出比率、紡糸温度は実施例1と同様にして吐出し、実施例1と同様の延伸、巻きとり条件にて延伸することで、56dtex−18フィラメントの延伸糸を得た。
得られた延伸糸は、実施例1と同様の加工速度、延伸倍率、ヒーター温度条件とし、仮撚数が3000T/mとなるよう、フリクションディスクの回転数を調整した条件にて、仮撚加工を実施することで、伸縮加工糸を得た。(56dex−18フィラメント、最大−最小群平均値比率2.62)
実施例7の伸縮加工糸を布帛とすると、実施例1と比較して密着性には劣るものの、伸長させた際には、高い伸長抵抗によりホールド感が高いものとなり、本発明の効果を損ねない程度の好適な着圧を有するものとなった。結果を表1に示す。
実施例8、9はポリマーを表1の通り変更し、実施例1と同様の口金を用いて吐出を行った。
得られた延伸糸は実施例1と同様の加工速度、延伸倍率、ヒーター温度条件とし、仮撚数が3000T/mとなるよう、フリクションディスクの回転数を調整した条件にて、仮撚加工を実施することで、本発明の伸縮加工糸を得た。
得られた延伸糸は実施例1と同様の加工速度、延伸倍率とし、ヒーター温度を200℃に設定し、仮撚数が3000T/mとなるよう、フリクションディスクの回転数を調整した条件にて、仮撚加工を実施することで、本発明の伸縮加工糸を得た。
実施例8では、芯成分に熱処理を施した際に高収縮するPPTを用いたため、微細な潜在捲縮が得られ、コイル径分布において最大−最小の群平均値の比が縮小したものの、全体として細かい捲縮を有するものであった。これに加え、PPTが低ヤング率であるために、実施例8の伸縮加工糸の伸長−応力曲線は、低応力で非常によく伸びる特徴的なものとなり、伸長エネルギーは4.0μm/dtexと優れたものであった。布帛とし、伸長させた際には、本発明の効果を損ねない程度の柔らかな伸長抵抗を有し、ストレッチ性に特に優れるものであった。
実施例9では、芯成分にPET2(溶融粘度290Pa・s)を使用することで、糸のヤング率が大きくなり、捲縮の伸長抵抗が増大した。このため、実施例9の伸縮加工糸の伸長−応力曲線は、発現する応力が全体的に高く、伸長エネルギーは1.8μJ/dtexと低くなったが、布帛とし伸長した際には、高い伸長抵抗によりホールド感が高いものとなり、本発明の効果を損ねない程度の好適な着圧を有するものとなった。結果を表2に示す。
実施例10では、繊維とした際に、繊維断面が薄皮偏心芯鞘断面となり、その薄皮厚みが0.04、0.09となるように、それぞれの分配孔において薄皮を形成する分配孔(図11(a)の曲線13上に存在する分配孔)の数を変化させた、2種類の分配孔群を穿設した分配板を用いた。なお、各分配孔群からなる吐出孔の数はそれぞれ36ホールである。図7には、実施例10で用いた口金の吐出板16における吐出孔配置を示しているが、薄皮厚みが0.04となる分配孔群に相当する吐出孔群(7−(a))と、薄皮厚みが0.09となる分配孔群に相当する吐出孔群(7−(b))が交互に配置された千鳥格子孔配置の口金を用いた。
このため、布帛とし伸長させた際には、伸度に応じて緩やかに応力が発現するため、ホールド性に非常に優れており、極めて良い動作追従性を有していた。結果を表2に示す。
実施例11では、繊維とした際に、繊維径が7.0μm、11.0μmとなるように、孔径0.18mm、0.23mmの吐出孔がそれぞれ36ホール穿設されており、口金面内で細繊維径に相当する小孔径の吐出孔と太繊維径に相当する大孔径の吐出孔が配置された口金を用いた。図7には、実施例11で用いた口金の吐出板16における吐出孔配置を示しているが、孔径0.18mmの吐出孔群(7−(a))と、孔径0.23mmの吐出孔群(7−(b))が交互に配置された千鳥格子孔配置の口金を用いた。
実施例11では、上記の複合口金を用いたこと以外、実施例1と同様に紡糸、延伸を行い、仮撚加工を施さず、本発明の伸縮加工糸を得た。
実施例11の伸縮加工糸を布帛とし、リラックス処理を行うと、良好なストレッチ性を発揮しながらも、低伸長領域から適度な伸長抵抗を有することで、ホールド性に優れるものであり、動作追従性に優れるものであった。結果を表2に示す。
比較例1では、実施例1と同様にして延伸糸(56dtex−72フィラメント)を作製した後に、加撚領域での実撚数が5500T/m(仮撚数は40000/Df0.5以上)となるような条件にて仮撚加工を行い、伸縮加工糸を得た。(56dex−72フィラメント、最大−最小群平均値比率3.00)
比較例1の伸縮加工糸では、最大−最小コイル径比率が本発明の伸縮加工糸と比較すると大きいため、比較例1の伸縮加工糸の伸長−応力曲線は段階的な変形を示し、応力の急な立ち上がりが見られるものであった。このため、比較例1の加工糸からなる布帛では、伸長に応じて急に抵抗が増大することで、急激に大きな動作をした場合には、動作に追従できない箇所があり、部分的にツッパリを感じるものであった。結果を表2に示す。
比較例2では、実施例1と同様の条件で紡糸、延伸を行い、仮撚加工を施さず、56dtex−72フィラメントの伸縮加工糸を得た。
比較例2の伸縮加工糸では、コイル径分布には潜在捲縮による1つの群のみが見られ、伸長−応力曲線は図3の点線3−(a)に示すような単調なプロフィールとなった。
このため、布帛とすると、良好なストレッチ性は有しているものの、低伸長時の抵抗感に欠けるものであり、布帛を伸長した際に低伸長域から高伸長域の幅広い範囲で良好なホールド感と動作追従性という観点で見た場合、実施例1には劣るものであった。結果を表2に示す。
比較例3では、溶融粘度120Pa・sのポリエチレンテレフタレート(PET3)を溶融し、72ホールの吐出孔が穿設してある口金から吐出し、紡糸、延伸することで56dtex−72フィラメントのPET単独糸を得た。これを、ヒーター温度を200℃とした以外、実施例1と同様の条件にて仮撚加工を実施し、伸縮加工糸を得た。(56dtex−72フィラメント)
比較例3の伸縮加工糸の捲縮形態を観察すると、コイル径分布はブロードで、本発明で言う群を有さないものであり、コイル径が粗大な繊維が伸縮加工糸表面にたるんで固定されていた。このため、たるんだ繊維は伸長時の応力を担わない結果、比較例3の伸縮加工糸の伸長−応力曲線は、低伸長時の応力が極めて低く、さらに捲縮が伸長しきった後の応力の立ち上がりが急激なものであった。結果を表2に示す。
第1成分ポリマーとして、ポリブチレンテレフタレート(PBT 溶融粘度:112Pa・s)、第2成分ポリマーとして、ポリエチレンテレフタレート(PET 溶融粘度:39Pa・s)を準備した。第1成分ポリマーと第2成分ポリマーをいずれもエクストルーダーを用いてそれぞれ260℃、280℃で溶融後、第1成分ポリマーと第2成分ポリマーの繊維断面中の面積比が50/50となるように、紡糸温度を280℃としてポンプによる計量を行い、図12(a)〜図12(c)に示した本実施形態の複合口金に流入させ、孔充填密度を1.2×10−2孔/mm2で配置した吐出孔から0.35g/min/孔にて流入ポリマーを吐出した。このとき複合紡糸用口金の分配板については、図11(a)に示すようなポリマー紡出経路方向の下流側最下層に、半円状配列の複数の第1成分ポリマー分配孔を複数の第2成分ポリマー分配孔が取り囲んだポリマー分配孔群を穿設し、前記ポリマー分配孔群における64孔の第2成分ポリマー分配孔の内8孔を、半円状配列の複数の第1成分ポリマー分配孔の円周部の外側に半円周状配列で配置した分配板を用いた。
ポリマー流を図8(b)に示すようなサイドバイサイド断面を有する複合繊維を紡糸する際に用いられる従来の複合口金に流入させ、孔充填密度を加工限界である1.2×10−2孔/mm2で配置した吐出孔から0.35g/min/孔にて流入ポリマーを吐出する以外は全て実施例12に従い、56dtex−48フィラメントの複合繊維を得た。
得られた複合繊維の紡糸・延伸工程においては、実施例12と比較して吐出孔から吐出された複合ポリマー流の吐出曲がりが大きかった。また、紡糸時におけるポリマー流の糸揺れや口金面への接触による糸切れも多発する結果であった。結果を表3に示す。
ポリマー流を図10(b)に示すような偏心芯鞘断面を有する複合繊維を紡糸する際に用いられる従来の複合口金に流入させ、孔充填密度を加工限界である6.1×10−3孔/mm2で配置した吐出孔から0.35g/min/孔にて流入ポリマーを吐出する以外は全て実施例12に従い、56dtex−48フィラメントの複合繊維を得た。
得られた複合繊維の紡糸・延伸工程においては、薄皮部分を形成するポリマー流量が極少であることから、複合口金内の流路でポリマーの異常滞留が発生し、劣化ポリマーが混入したことによる延伸時の糸切れが多発する結果であった。また得られた複合繊維の複合断面は、実施例12と比較して薄皮部分の厚みバラつきが大きく、複合断面の寸法安定性に劣るものであった。結果を表3に示す。
複合紡糸用口金の分配板について、ポリマー紡出経路方向の下流側最下層に穿設されたポリマー分配孔群における第1成分ポリマー分配孔の配列を図14(a)に示すような円状配列の配置とした分配板を用いる以外は全て実施例12に従い、56dtex−48フィラメントの複合繊維を得た。
得られた複合繊維は、芯成分の重心点位置が複合繊維断面中心に近づいたことにより捲縮が大きいものであり、実施例12と比較すると捲縮発現性が著しく低下するものであった。結果を表3に示す。
複合紡糸用口金の分配板について、ポリマー紡出経路方向の下流側最下層に穿設されたポリマー分配孔群における64孔の第2成分ポリマー分配孔の内6孔(実施例13)、4孔(実施例14)を、半円状配列の複数の第1成分ポリマー分配孔の円周部の外側に半円周状配列で配置した分配板を用いる以外は全て実施例12に従い、56dtex−48フィラメントの複合繊維を得た。
得られた複合繊維は、半円周状配列で配置した第2成分ポリマー分配孔の孔数が少なくなるほど、芯成分の重心点位置が複合繊維断面中心から離れたことで、捲縮がより微細となっており、実施例12と比較すると良好な捲縮発現性を有するものであった。結果を表3に示す。
複合紡糸用口金の分配板について、ポリマー紡出経路方向の下流側最下層に穿設されたポリマー分配孔群における64孔の第2成分ポリマー分配孔の内12孔(実施例15)、16孔(実施例16)を、半円状配列の複数の第1成分ポリマー分配孔の円周部の外側に半円周状配列で配置した分配板を用いる以外は全て実施例12に従い、56dtex−48フィラメントの複合繊維を得た。
得られた複合繊維は、半円周状配列で配置した第2成分ポリマー分配孔の孔数が多くなるほど、実施例12と比較して薄皮部分の厚みが増加したことから、吐出孔から吐出された複合ポリマー流の吐出曲がりが小さくなっていた。また、紡糸時におけるポリマー流の糸揺れや口金面への接触による糸切れもほとんど発生しなかった。結果を表3に示す。
孔充填密度を1.8×10−2孔/mm2で配置した吐出孔から0.23g/min/孔にて流入ポリマーを吐出する以外は全て実施例12に従い、56dtex−72フィラメントの複合繊維を得た。
得られた複合繊維は、単繊維繊度が細くなることで糸の剛性が低下するため、該複合繊維を用いた布帛は良好なストレッチを有しつつ、風合いに優れるものであった。結果を表4に示す。
ポリマー流を図8(b)に示すようなサイドバイサイド断面を有する複合繊維を紡糸する際に用いられる従来の複合口金に流入させ、孔充填密度を加工限界である1.2×10−2孔/mm2で配置した吐出孔から0.23g/min/孔にて流入ポリマーを吐出する以外は全て実施例12に従い、紡糸を実施したところ、比較例4と比較して、吐出量が減少して重力が減少したことから、吐出孔から吐出された複合ポリマー流の吐出曲がりがさらに悪化しており、紡糸時におけるポリマー流の口金面への接触が定常的に発生し、紡糸不可であった。結果を表4に示す。
ポリマー流を図10(b)に示すような偏心芯鞘断面を有する複合繊維を紡糸する際に用いられる従来の複合口金に流入させ、孔充填密度を加工限界である6.1×10−3孔/mm2で配置した吐出孔から0.23g/min/孔にて流入ポリマーを吐出する以外は全て実施例12に従い、56dtex−72フィラメントの複合繊維を得た。
得られた複合繊維の紡糸・延伸工程においては、比較例5と比較して、薄皮部分を形成するポリマー流量が極少であることから、複合口金内の流路でポリマーの異常滞留が発生し、劣化ポリマーが混入したことによる延伸時の糸切れが多発する結果であった。また得られた複合繊維の複合断面においても、薄皮部分の厚みバラつきがより大きくなっており、複合断面の寸法安定性も著しく悪化していた。結果を表4に示す。
第1成分ポリマーをポリブチレンテレフタレート(PBT 溶融粘度:218Pa・s)とする以外は全て実施例12に従い、56dtex−48フィラメントの複合繊維を得た。
得られた複合繊維は、第1成分ポリマーと第2成分ポリマーの粘度比が増加したことで、高収縮成分である第1成分ポリマーが高配向となり、収縮差が拡大することで捲縮がより微細となっており、実施例12と比較すると良好な捲縮発現性を有するものであった。結果を表4に示す。
第1成分ポリマーをポリブチレンテレフタレート(PBT 溶融粘度:218Pa・s)とし、ポリマー流を図8(b)に示すようなサイドバイサイド断面を有する複合繊維を紡糸する際に用いられる従来の複合口金に流入させ、孔充填密度を加工限界である1.2×10−2孔/mm2で配置した吐出孔から0.35g/min/孔にて流入ポリマーを吐出する以外は全て実施例12に従い、紡糸を実施したところ、比較例4と比較して、第1成分ポリマーと第2成分ポリマーの粘度比が増加したことから、吐出孔から吐出された複合ポリマー流の吐出曲がりがさらに悪化しており、紡糸時におけるポリマー流の口金面への接触が定常的に発生し、紡糸不可であった。結果を表4に示す。
第1成分ポリマーをポリトリメチレンテレフタレート(PTT 溶融粘度:109Pa・s)とする以外は全て実施例12に従い、56dtex−48フィラメントの複合繊維を得た。
得られた複合繊維は、第1成分ポリマーをPBTからPTTに変更したことから、荷重下での捲縮発現性が良好となっており、布帛とした際には高いストレッチ性が得られるものであった。結果を表4に示す。
第1成分ポリマーをポリオキシテトラメチレングリコール20%共重合ポリブチレンテレフタレート(PTMG20%共重合PBT 溶融粘度:410Pa・s)とする以外は全て実施例12に従い、56dtex−48フィラメントの複合繊維を得た。
得られた複合繊維は、第1成分ポリマーをPBTからPTMG共重合PBTに変更したことから、弾性的な挙動が強く感じられるものとなり、布帛とした際にはスパンデックスライクなストレッチ性が得られるものであった。結果を表4に示す。
V1:伸縮加工糸を構成する繊維の捲縮形態における谷の頂点
Dc:伸縮加工糸を構成する繊維の捲縮コイル径
D:繊維径
2−(a)、2−(b):伸縮加工糸の繊維のコイル径分布における群の一例
3−(a):1種類のコイル径のみで構成されているマルチフィラメントの伸長変形プロフィールの一例
3−(b):伸縮加工糸の伸長変形プロフィールの一例
4−(a):伸縮加工糸の伸長変形プロフィールにおいて、強度が0.05cN/dtexとなる点
4−(b):4−(a)から横軸に向かって垂線を降ろした時の横軸との交点
5−(a)、5−(c):繊維径分布
5−(b)、5−(d):中央繊維径
5−(e)、5−(f):繊維径の分布幅
6−(a):実施例10で用いた口金の吐出板における吐出孔配置のうち、薄皮厚みが0.04となる分配孔群に相当する吐出孔群
6−(b):実施例10で用いた口金の吐出板における吐出孔配置のうち、薄皮厚みが0.09となる分配孔群に相当する吐出孔群
A : 芯成分(第1成分ポリマー、高粘度ポリマー)
B : 鞘成分(第2成分ポリマー、低粘度ポリマー)
G : 吐出されたポリマー流
V1〜V5:導入孔内部でのポリマーの速度分布
W : 溝幅
a : 繊維横断面の複合断面におけるポリマーAの重心点
c : 繊維横断面の複合断面における中心点
S : 繊維横断面の複合断面におけるポリマーBの最小となる厚み
1、2、3 : 誘導孔
4、7 : 導入孔
5、6 : 流路
8 : 口金吐出孔
9 : 第1成分ポリマー分配孔
10 : 第2成分ポリマー分配孔
11 : ポリマー分配孔群の最外接円
12 : 直線
13 : 曲線
14 : 計量板
15 : 分配板
16 : 吐出板
17 : 分配溝
18 : 分配孔
19 : 吐出導入孔
20 : 縮小孔
21 : 口金吐出孔
22a: 第1成分ポリマー用計量孔
22b: 第2成分ポリマー用計量孔
Claims (8)
- 繊維軸方向にコイル状の捲縮形態を有した繊維からなるマルチフィラメントからなり、前記繊維における捲縮のコイル径分布が2個以上の群を有し、コイル径の最大の群平均値と最小の群平均値の比(最大の群平均値/最小の群平均値)が3.00未満であり、かつマルチフィラメントを構成する繊維の断面が偏心芯鞘断面である伸縮加工糸。
- コイル径の最小の群平均値の群に含まれる繊維の本数が、マルチフィラメントを構成する繊維の総本数の20%以上である、請求項1に記載の伸縮加工糸。
- マルチフィラメントを構成する繊維の平均径が15μm以下である、請求項1または2に記載の伸縮加工糸。
- 伸長エネルギーが1.5μJ/dtex以上である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の伸縮加工糸。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の伸縮加工糸が少なくとも一部に含まれる繊維製品。
- 第1成分ポリマーおよび第2成分ポリマーによって構成される複合ポリマー流を吐出するための複合口金であって、
前記複合口金は、各ポリマー成分を計量する複数の計量孔を有する計量板、各ポリマー成分を分配するための分配孔が穿設された1枚以上の分配板、並びに吐出板とで構成されており、
前記分配板のポリマー紡出経路方向の下流側最下層では、半円状配列の複数の第1成分ポリマー分配孔を複数の第2成分ポリマー分配孔が取り囲んだポリマー分配孔群が穿設されており、
前記ポリマー分配孔群における第2成分ポリマー分配孔の少なくとも一部が、半円状配列の複数の第1成分ポリマー分配孔の円周部の外側に半円周状配列で配置されている複合口金。 - 前記ポリマー分配孔群における第2成分ポリマー分配孔の全孔数Htと、その内半円状配列の複数の第1成分ポリマー分配孔の円周部の外側に半円周状配列で配置された第2成分ポリマー分配孔の孔数Hoとが下記式(1)を満足する、請求項6に記載の複合口金。
1/16<Ho/Ht<1/4 ・・・式(1) - 請求項6または7の複合口金を用いた複合繊維の製造方法。
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