KR101953662B1 - 해도 섬유, 혼섬사 및 섬유 제품 - Google Patents

Abstract

0.2 이상의 이형도 차를 나타내는 2종류 이상의 다른 단면을 갖는 도성분(4.5)이 동일 섬유 단면 내에 존재하는 해도 섬유에 있어서, 적어도 1종류의 도성분(4)에 대해서 이형도가 1.2~5.0이며, 이형도 편차가 1.0~10.0%인 것을 특징으로 하는 해도 섬유. 또한, 상기 해도 섬유의 해성분(6)을 제거해서 얻어지는 혼섬사 및 적어도 상기 해도 섬유 또는 상기 혼섬사로 이루어지는 섬유 제품. 2종류 이상의 폴리머에 의해 섬유축과 수직 방향의 섬유 단면에 도성분과 그것을 둘러싸도록 배치된 해성분으로 이루어지는 해도 섬유에 있어서 텐션, 탄성이 양호하며, 또한 발색성이 우수한 포백을 얻기 위한 혼섬사용 원사를 제공한다.

Description

해도 섬유, 혼섬사 및 섬유 제품{ISLAND-IN-SEA FIBER, COMBINED FILAMENT YARN AND TEXTILE PRODUCT}

본 발명은 섬유축과 수직 방향의 섬유 단면에 도성분과 그것을 둘러싸도록 배치된 해성분으로 이루어지는 해도 섬유에 있어서, 종래에는 없는 고기능 포백을 우수한 품질 안정성 및 후가공성으로 얻기 위한 해도 섬유 및 그것을 사용한 혼섬사 및 섬유 제품에 관한 것이다.

폴리에스테르나 폴리아미드 등의 열가소성 폴리머를 사용한 섬유는 역학 특성이나 치수 안정성이 우수하다. 이 때문에, 의료(衣料) 용도뿐만 아니라 인테리어나 차량 내장, 산업 용도 등 폭넓게 이용되고 있다. 그러나, 섬유의 용도가 다양화되는 현재에 있어서 그 요구 특성도 다양한 것이 되고 있다. 따라서, 섬유의 단면 형태에 따라 감촉, 부피성 등이라는 감성적 효과를 부여하는 기술이 제안되어 있다. 이들 기술 중에서 "섬유의 극세화"는 섬유 자신의 특성이나 포백으로 한 후의 특성에 대한 효과가 커 섬유의 단면 형태 제어라는 관점에서는 주류의 기술이다.

섬유의 극세화에는 단독 방사를 이용했을 경우, 그 방사 조건을 고도로 제어해도 얻어지는 섬유의 지름은 수㎛ 정도로 하는 것이 한계이다. 이 때문에 일반적으로는 복합 방사법에 의한 해도 섬유를 탈해 처리하여 극세 섬유를 발생시키는 방법이 채용되어 있다. 이 기술에서는 섬유 단면에 있어서, 이용해(易溶解) 성분으로 이루어지는 해성분에 난용해(難溶解) 성분으로 이루어지는 도성분을 복수 배치해 둔다. 이 복합 섬유 또는 섬유 제품으로 한 후에 해성분을 제거함으로써 도성분으로 이루어지는 극세 섬유를 발생시키는 것이다. 이 해도 방사 기술은 현재 공업적으로 생산되고 있는 극세 섬유, 특히 마이크로 섬유에서 많이 채용되고 있다. 또한, 최근에는 이 기술의 고도화에 의해 극한적인 가늘기를 갖는 나노 섬유를 채취하는 것도 가능하게 되어 왔다.

단섬유 지름이 수백㎚가 되는 나노 섬유에서는 그 단위중량당 표면적인 비표면적이나 재료의 유연함이 증가한다. 이 때문에 일반적인 범용 섬유나 마이크로 섬유에서는 얻을 수 없는 특이적인 특성을 발현한다. 예를 들면, 섬유 지름의 축소화에 의한 접촉 면적의 증가 및 오염물의 포획 효과로부터 불식성능이 증가한다. 또한, 그 초비표면적에 의한 효과로서는 기체 흡착 성능, 독특의 유연한 터치(미끈한 감), 또한 미세한 공극에 의한 흡수성을 향상시키는 효과를 들 수 있다. 이러한 특성을 이용하여 어패럴에서는 인공 피혁이나 신감촉 텍스타일, 또한 섬유 간격의 치밀함을 이용하여 방풍성이나 발수성을 필요로 하는 스포츠 의료 등에서 전개되고 있다.

이상과 같은 특이적인 특성을 발현하는 나노 섬유이지만, 단독으로는 포백이 과잉으로 유연해져 버린다. 이 때문에 텐션이나 탄성이 없어 형태를 유지할 수 없는 경우가 있다. 이 경우, 실용에 적합한 포백으로 하는 것은 역학 특성이라는 점에서 곤란하다. 또한, 해도 섬유로부터 나노 섬유를 발생시키기 위해서 해성분을 용제로 용출하는 탈해 처리나 직편(織編) 등이라는 후가공의 통과성이 크게 저하된다는 과제가 있다.

이들 과제에 대하여 특허문헌 1에서는 비수 수축률이 다른 2종류의 섬유로 이루어지는 혼섬사를 제안하고 있다. 이 기술에서는 평균 섬유 지름이 50~1500㎚인 극세 섬유(나노 섬유)를 발생할 수 있는 해도 섬유와 단사 섬유 섬도가 1.0~8.0dtex(2700~9600㎚ 정도)인 일반적인 섬유를 후혼섬해서 이용하는 것을 제안하고 있다.

확실히, 특허문헌 1의 기술에서는 포백으로 했을 경우의 역학 특성(예를 들면, 텐션이나 탄성)을 섬유 지름이 큰 섬유가 담당하게 되어 나노 섬유 단독의 경우와 비교해서 포백의 역학 특성을 향상시킬 수 있을 가능성이 있다.

그러나, 특허문헌 1의 기술은 섬유 지름이 큰 섬유와 해도 섬유의 혼섬사로 하고, 이 혼섬사를 직편한 후에 탈해 처리를 실시하는 기술이다. 이 때문에 포백의 단면 방향이나 평면 방향에서 나노 섬유의 존재 수에 크게 치우침이 생기는 것이었다. 이 결과, 특허문헌 1로부터 얻어지는 포백은 부분적으로 역학 특성(텐션, 탄성 등)이나 흡습성이 크게 변동한다는 과제가 있다. 이러한 포백을 의료 용도에 이용할 경우에는, 예를 들면 직접 피부에 접촉하는 어패럴에 적용하면 포백과 사람의 피부 사이에서 과잉한 마찰력을 만들어 내어 불필요하게 피부를 상처 입히는 경우가 있다. 또한, 땀 등으로 흡습한 포백에서는 불쾌한 미끈한 감을 조장하는 경우가 있다. 이 때문에 특히, 직접 사람의 피부에 접촉하는 안감 용도에서는 무엇이라고 말할 수 없는 불쾌한 감각을 야기하는 경우가 있었다.

이러한 섬유 지름이 다른 섬유의 혼섬사에 있어서, 상술한 섬유의 치우침을 억제하는 방법으로서는 해도 섬유의 단계에 있어서 지름이 다른 도성분을 해도 단면에 배치하는 것이 고려된다. 이러한 기술의 예로서는 특허문헌 2의 기술을 들 수 있다.

특허문헌 2에서는 해도 구금의 응용 기술에 의해 지름이나 단면 형상이 다른 도성분이 혼재하는 해도 섬유를 얻기 위한 복합 구금에 관한 기술이 제안되어 있다. 이 기술에서는 구금 내에서 해성분에 피복되어 있는 도성분과, 피복되어 있지 않은 도성분이 복합 폴리머류로서 집합(압축)부에 공급된다. 이 결과, 해성분에 피복되어 있지 않은 도성분이 인접하고 있는 도성분과 융착해서 1개의 도성분을 형성한다. 이 현상을 랜덤하게 발생시킴으로써 섬유사조에 굵은 데니어 섬유사조와 가는 데니어 섬유사조가 혼재한 혼섬사조를 얻는 것이다. 이것을 이루기 위해서, 특허문헌 2에서는 도성분과 해성분의 배치를 제어하지 않는 것을 특징으로 하고 있다. 즉, 분류 유로와 도입 구멍 사이에 설치된 유로폭에 의해 압력을 제어하고, 삽입하는 압력을 균일화함으로써 토출 구멍으로부터 토출되는 폴리머량을 제어하고 있다. 그러나, 그 제어에는 한계가 있다. 즉, 특허문헌 2의 기술에 의해 도성분을 나노 오더로 하기 위해서는 적어도 해성분측의 도입 구멍마다의 폴리머량이 10^-2g/min/hole~10^-3g/min/hole로 매우 적어지게 된다. 이 때문에 이 기술의 요점인 폴리머 유량과 벽문격과 비례 관계에 있는 압력 손실은 거의 0이 된다. 따라서, 나노 섬유의 배치를 제어하는 데에는 이르지 않아, 결과적으로 나노 섬유의 치우침을 억제하기 위해서는 한계가 있다. 또한, 불균일한 단면을 갖기 때문에 제사성은 악화되는 경향이 되고, 후가공성에 있어서도 부분적으로 극소화한 도성분이 탈락하는 등의 새로운 과제를 발생시키는 경우가 있다.

이 때문에 나노 섬유의 독특의 흡습, 흡수 성능은 유지하면서 불쾌감으로 연결되는 독특의 미끈한 감이 억제되며, 또한 텐션이나 탄성이 우수한 포백을 품질 안정성 및 후가공성 좋게 얻는 데에 적합한 해도 섬유의 개발이 요망되어 있었다.

일본 특허 공개 2007-262610호 공보 일본 특허 공개 평 5-331711호 공보

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 2종류 이상의 폴리머에 의해 섬유축과 수직 방향의 섬유 단면에 도성분과 그것을 둘러싸도록 배치된 해성분으로 이루어지는 해도 섬유에 있어서, 종래에는 없는 고기능 포백을 우수한 품질 안정성 및 후가공성으로 얻는 데에 적합한 해도 섬유를 제공하는 것에 있다.

상기 과제는 이하의 수단에 의해 달성된다.

(1) 0.2 이상의 이형도 차를 나타내는 2종류 이상의 다른 단면 형상을 갖는 도성분이 동일 섬유 단면 내에 존재하는 해도 섬유에 있어서, 적어도 1종류의 도성분에 대해서 이형도가 1.2~5.0이며, 이형도 편차가 1.0~10.0%인 것을 특징으로 하는 해도 섬유.

(2) (1)에 있어서, 상기 적어도 1종류의 도성분에 관하여 도성분 지름이 10~1000㎚이며, 도성분 지름 편차가 1.0~20.0%인 해도 섬유.

(3) (1) 또는 (2)에 있어서, 상기 적어도 1종류의 도성분에 관하여 이형도가 1.2~5.0이며, 이형도 편차가 1.0~10.0%이며, 도성분 지름이 10~1000㎚이며, 도성분 지름 편차가 1.0~20.0%인 해도 섬유.

(4) (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서, 상기 2종류 이상의 다른 단면 형상을 갖는 도성분에 있어서 도성분 지름차가 300~3000㎚인 해도 섬유.

(5) (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 있어서, 이형도가 1.2~5.0이며, 이형도 편차가 1.0~10.0%이며, 도성분 지름이 10~1000㎚인 하나의 도성분(A)이 도성분 지름이 1000~4000㎚인 다른 도성분(B)의 주위에 배치되어 있는 해도 섬유.

(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 해도 섬유의 해성분을 제거해서 얻어지는 혼섬사.

(7) 적어도 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 해도 섬유 또는 (6)에 기재된 혼섬사로 이루어지는 섬유 제품.

(발명의 효과)

본 발명의 해도 섬유는 이형도 차가 0.2 이상인 2종류 이상의 도성분이 동일 섬유 단면 내에 존재하며, 적어도 1종류의 도성분이 이형도 1.2~5.0의 이형 단면을 갖고 있다. 본 발명의 해도 섬유를 탈해시켰을 경우에는 이형 단면을 갖는 도성분으로 이루어지는 섬유는 나노 섬유의 가늘기에 따른 흡습 기능, 또한 이형도가 다른 섬유 사이에 형성되는 섬유 지름보다 미세한 공극에 의해 우수한 흡수 기능을 발현한다.

특히 우수한 점으로서는 본 발명의 해도 섬유로부터 발생한 혼섬사는 상술한 기능에 추가해서 적어도 1종류의 극세 섬유의 단면이 에지를 갖고 있기 때문에 일반적인 환단면 대비 접촉 면적이 저하된다. 이 때문에 이 혼섬사로 이루어지는 포백의 표면에서 마찰이 발생하고, 미끄러지는 감촉을 발현한다. 즉, 종래의 나노 섬유에서는 과제가 되는 경우가 있었던 독특의 미끈한 감을 해소하는 것이 가능해진다. 또한, 상술한 흡습 흡수 성능의 발현에 의해 종래에 없는 우수한 감촉(예를 들면, 보송보송한 감)을 갖는 고기능 텍스타일이 된다.

한편, 본 발명의 해도 섬유로부터 발생한 혼섬사는 와이핑 클로스나 연마포 등의 산업 자재 용도로서도 그 가치는 높다. 예를 들면, 섬유의 에지부가 고응력으로 불식면에 접촉하게 되기 때문에 오염물의 스크레이핑 효과가 각별히 향상된다. 또한, 미세한 섬유 사이의 공극으로 스크레이핑된 오염물이 들어가기 때문에 종래의 환단면에 대비해서 우수한 불식성능이나 연마성능을 발휘한다.

특히, 본 발명에서는 이 이형도 편차가 1.0~10.0%로 실질적으로 동일한 단면 형태로 되어 있다. 이 때문에 포백 전체에 있어서 그 특성이 균질하며, 또한 압박 하중이 균등하게 부하되게 된다. 또한, 본 발명의 해도 섬유는 상술한 도성분이 동일 단면에 존재한다. 이 때문에 후혼섬 공정을 생략할 수 있는 이외에 종래기술의 과제이었던 "후가공성의 악화"나 "도성분의 치우침"을 해소한다. 이 효과에 의해 고기능 포백을 품질 안정성 및 후가공성을 높게 얻을 수 있는 것이다.

도 1은 도성분의 단면 형상의 일례를 나타내는 모식 단면도이다.
도 2는 해도 섬유의 단면의 일례를 나타내는 모식 단면도이다.
도 3은 해도 섬유의 이형도 분포의 일례를 나타내는 특성 분포도이다.
도 4는 해도 섬유의 도성분 지름 분포의 일례를 나타내는 특성 분포도이다.
도 5는 도성분 간 거리를 설명하기 위한 해도 섬유의 단면의 일례를 나타내는 모식 단면도이다.
도 6은 본 발명의 해도 섬유를 제조하기 위한 복합 구금의 일례를 나타내는 모식도이며, 도 6(a)는 복합 구금을 구성하는 주요 부분의 측면도, 도 6(b)는 분배 플레이트의 일부의 측면도, 도 6(c)는 토출 플레이트의 측면도, 도 6(d)는 분배 플레이트의 일부를 나타내는 평면도이다.
도 7은 최종 분배 플레이트에 있어서의 분배 구멍 배치의 일례이며, 도 7(a)~도 7(c)는 최종 분배 플레이트의 일부를 확대해서 나타낸 모식 평면도이다.
도 8은 본 발명의 해도 섬유 단면에 있어서의 도성분의 이형도 분포를 나타내는 특성도이다.
도 9는 본 발명의 해도 섬유 단면에 있어서의 도성분의 도성분 지름 분포를 나타내는 특성도이다.

이하, 본 발명에 대해서 바람직한 실시형태와 함께 상세하게 설명한다.

본 발명에서 말하는 해도 섬유란 2종류 이상의 폴리머로 이루어지는 것이며, 어느 폴리머로 이루어지는 도성분이 다른쪽의 폴리머로 이루어지는 해성분 중에 점재하는 구조를 갖고 있는 섬유를 말한다. 본 발명의 해도 섬유는 섬유축에 대하여 수직 방향의 복합 섬유 단면에 있어서, 적어도 1종류의 도성분의 이형도가 1.2~5.0이며, 이형도 편차가 1.0~10.0%인 것을 제 1 요건으로 하고, 0.2 이상의 이형도 차를 나타내는 2종류 이상의 도성분이 동일 섬유 단면 내에 존재하는 것을 제 2 요건으로 한다.

여기에서 말하는 이형도란 이하와 같이 구해지는 것이다.

즉, 해도 섬유로 이루어지는 멀티 필라멘트를 에폭시 수지 등의 포매제로 포매하고, 이 횡단면을 투과형 전자현미경(TEM)으로 150개 이상의 도성분을 관찰할 수 있는 배율로 화상을 촬영한다. 이때, 금속 염색을 실시하면 도성분의 콘트라스트를 명확히 할 수 있다. 섬유 단면이 촬영된 각 화상으로부터 동일 화상 내에서 무작위로 추출한 150개의 도성분의 외접원 지름을 측정한다. 여기에서 말하는 외접원 지름이란 2차원적으로 촬영된 화상으로부터 섬유축에 대하여 수직 방향의 단면을 절단면으로 하고, 이 절단면에 2점 이상에서 외접하는 진원(眞圓)의 직경을 의미한다. 도 1에는 이형도의 평가 방법의 설명 대상으로서 도성분의 단면 형상을 예시한다. 도 1의 파선으로 나타내어지는 원이 외접원(2)이다. 이어서, 도성분의 단면에 내접하는 진원의 직경을 내접원 지름으로 하고, 「이형도=외접원 지름÷내접원 지름」의 식으로부터 소수점 제 2 자리를 사사오입해서 소수점 제 1 자리까지 구한 것을 이형도로 했다. 여기에서 말하는 내접원 지름이란 도성분의 단면에 2점이상에서 보다 많은 점에서 접하는 진원의 원지름을 의미한다. 도 1의 1점 쇄선으로 나타내어지는 원이 내접원(3)에 해당한다. 이 이형도를 동일 화상 내에서 무작위로 추출한 150개의 도성분에 대해서 측정한다.

본 발명의 이형도 편차란 이형도의 평균값 및 표준 편차로부터 이형도 편차(이형도 CV%)=(이형도의 표준 편차)/(이형도의 평균값)×100(%)으로 해서 산출되는 값이며, 소수점 제 2 자리를 사사오입해서 소수점 제 1 자리까지 구한 것이다. 촬영한 10화상에 대해서 각각의 화상에서 측정한 값의 단순한 수 평균값을 구하고, 이형도 및 이형도 편차로 했다.

덧붙이면, 상술한 이형도는 도성분의 절단면이 진원 또는 그것에 유사한 타원인 경우에는 1.1 미만이 되는 것이다.

또한, 종래 공지의 해도 복합 구금을 사용해서 방사했을 경우에 해도 복합 단면에 있어서, 최외층의 부분이 변형된 타원이 되어 이형도가 1.2 이상이 되는 경우가 있다. 그러나, 이 경우에는 이형도의 편차가 증가해서 10.0%를 초과하는 것이다.

또한, 본 발명의 해도 섬유에서는 적어도 1종류의 도성분의 이형도를 5.0 이상으로 하는 것도 가능하다. 단, 후술하는 본 발명을 실시하기 위해서 필요해지는 구금의 설계가 곤란해지는 점에서 이형도의 실질적인 상한을 5.0으로 했다.

본 발명의 해도 섬유에 있어서는 그 섬유 단면에 있어서 적어도 1종류의 도성분이 1.2~5.0인 이형도를 갖고 있다. 1.2~5.0의 이형도를 갖고 있다는 것은 "환단면이 아닌 단면 형상을 갖고 있다" 는 것을 의미하고 있다. 이 때문에 단독의 도성분에 착목하면 탈해 후에 발생하는 이형 단면 섬유는 그 접촉 면적을 환단면의 섬유보다 매우 작게 할 수 있다. 따라서, 예를 들면 포백으로 했을 경우에는 보송보송한 쾌적한 감촉이나, 환단면 섬유에는 없는 광택감을 갖는 고기능 텍스타일이 된다. 또한, 본 발명의 해도 섬유를 탈해해서 와이핑 클로스나 연마포에 적용했을 경우에는 단면에 존재하는 에지부가 우수한 스크레이핑 효과를 발휘한다. 이 때문에 높은 불식성능이나 연마성능을 발현시키는 것이 가능해진다. 이 환단면 섬유에 대한 효과를 현저한 것으로 하기 위해서는 도성분의 이형도를 1.5~5.0으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 도성분의 이형도를 2.0~5.0으로 했을 경우에는 환단면은 전혀 다른 감촉을 나타내기 때문에 본 발명의 목적을 감안하면 보다 바람직한 범위로서 들 수 있다.

또한, 접촉 면적의 축소라는 관점으로부터는 이러한 이형도를 갖는 도성분이 그 단면에 있어서 적어도 2개 이상의 볼록부를 갖고 있는 것이 바람직하다. 이 볼록부를 형성함으로써 불식성능이나 연마성능으로 직결되는 오염물의 스크레이핑 성능이 향상되게 된다. 또한, 본 발명의 해도 섬유에 있어서는 이 도성분의 단면 형상으로서는 직사각형의 편평 단면이나 삼각, 사각, 육각, 팔각 등의 다각형 단면을 바람직한 형태의 예로서 들 수 있다. 이러한 다각형단면에 있어서는 특히 단면을 구성하는 선분이 실질적으로 같은 치수인 정다각형인 것이 적합하다. 이것은 정다각형으로 함으로써 섬유의 배향 방향이 동일해짐으로써 포백의 표면 특성의 균질성이라는 관점에서 우수하기 때문이다.

또한, 도성분의 이형도 편차는 1.0~10.0%이다.

이형도가 1.2~5.0이라는 것은 "환단면이 아닌 단면 형상을 갖고 있다"는 것을 의미하고 있다. 이 때문에 접촉 면적이나 강성이 환단면의 섬유보다 커지는 점에서 포백 특성에 큰 영향을 부여한다. 따라서, 특히 이형도를 갖는 도성분의 단면 형상의 불균일이 큰 경우에는 포백 특성이 부분적으로 변화되는 품질 안정성이 낮은 것이 되어 본 발명의 목적을 만족하지 않게 되는 경우가 있다. 따라서, 본 발명에 있어서는 이형도 편차를 이러한 범위로 하는 것이 중요하다.

본 발명의 해도 섬유에 있어서는 도성분의 크기를 나노 오더까지 축소할 수 있다. 도성분의 스케일이 나노 오더가 되면 일반적으로 극세라고 말해지고 있는 마이크로 섬유와 비교해도, 단위중량당 표면적인 비표면적이 증대하게 된다. 이 때문에, 예를 들면 해성분을 탈해할 때에 사용하는 용제에 대하여 충분히 내성을 갖는 성분이어도 용제에 노출되는 영향을 무시할 수 없을 경우가 있다. 이 경우, 이형도의 불균일을 극소화함으로써 온도나 용제 농도라는 처리 조건을 똑같이 할 수 있어 도성분의 부분적인 열화를 예방한다는 효과를 나타낸다. 품질 안정성의 관점으로부터 이러한 나노 오더의 섬유(나노 섬유)를 취급할 경우에는 본 발명의 해도 섬유가 갖는 극소화된 이형도 편차의 효과가 매우 크다. 또한, 탈해 후의 혼섬사 및 혼섬사로 이루어지는 섬유 제품에 있어서는 그 섬유 다발 중의 공극이나 표면 특성 등은 실질적으로 1성분으로서 배치되어 있는 이형도가 1.2~5.0인 도성분이 담당하게 된다. 이 때문에 품질 안정성의 관점으로부터 이형도 편차는 작을수록 바람직하고, 특히 도성분 지름(외접원 지름)이 1000㎚ 이하인 경우에는 이형도 편차는 1.0~7.0%인 것이 바람직하다. 또한, 이형도 편차를 1.0~5.0%로 하면 도성분 단면 형상은 그 도성분의 군에 있어서 완전히 동일한 형상을 갖고, 고정밀도한 불식, 연마 가공이 필요해지는 와이핑 클로스나 연마포에 사용하는 데에 특히 바람직하다.

본 발명의 해도 섬유의 제 2 요건인 "0.2 이상의 이형도 차를 나타내는 2종류 이상의 다른 단면 형상을 갖는 도성분이 동일 섬유 단면 내에 존재한다"라는 형태를 도 2를 이용해서 설명한다.

도 2에서는 해성분(도 2의 6) 중에 이형도가 큰 도성분 A(도 2의 4)와 이형도가 작은 도성분 B(도 2의 5)가 점재하고 있는 상태를 나타내고 있다. 이러한 섬유의 단면에 대해서 이형도를 평가했을 경우에는 도 3에 예시하는 2개의 이형도 분포(도 3의 7, 10)가 나타나게 된다. 여기에서, 각 분포의 분포폭(9 또는 12)의 범위 내에 들어가는 이형도를 갖는 도성분의 군을 "1개"로 세는 것으로 하고, 동일 해도 섬유 단면의 측정 결과에 있어서 이러한 이형도 분포를 갖는 도성분의 군이 도 2에 있어서의 양쪽에 2개 이상 존재하는 것을 본 명세서에서는 "2종류 이상의 다른 단면 형상을 갖는 도성분이 동일 섬유 단면 내에 존재한다"라고 표현한다.

여기에서 말하는 이형도의 분포폭(도 3의 9, 12)이란 각 도성분의 군 중에서 가장 존재 수가 많은 피크의 이형도의 값(도 3의 8, 11)을 기준으로 해서 ±10%의 이형도의 폭을 의미한다. 또한, 도성분 A와 도성분 B의 분포는 피크값이 접근하여 중복된 분포를 이루는 경우도 있다. 이러한 중복된 분포가 되면 불완전한 단면 형상을 갖는 도성분이 혼재하게 된다. 섬유 제품으로 했을 때의 특성으로서 단면 형상이 단계적인 변화를 하는 것을 제조할 필요가 있을 경우에는 그러한 섬유 제품을 제조하는 것도 가능하다. 그러나, 본 발명의 목적을 감안하면 도성분의 이형도 분포는 불연속이며, 독립된 분포를 이루는 것이 바람직하다.

또한, 여기에서 말하는 이형도 차란 각 도성분의 군의 피크값(도 3의 8, 11)의 차를 의미하고 있다. 본 발명의 해도 섬유에 있어서는 이 이형도 차가 0.2 이상이다. 이러한 범위이면, 실질적으로 해도 단면에 존재하는 도성분이 다른 단면 형상을 갖는다. 이러한 이형도 차를 나타내는 섬유가 혼재하는 섬유 다발에서는 섬유와 섬유 사이에 독특한 공극이 발생한다. 이 때문에 본 발명의 해도 섬유로부터 발생한 혼섬사에서는 만졌을 때의 쾌적한 감촉, 흡수성이나 보수성, 또한 진애 포착성이 크게 향상하게 된다. 특히, 도성분 지름을 1000㎚ 이하로 했을 경우에는 이 "이형도 차"가 크게 효과를 발휘한다. 예를 들면, 나노 섬유 본래의 흡수성 및 보수성에 추가해서 이 독특한 공극에 의한 효과가 더해져 상승적인 효과를 나타내는 것이다. 이 독특한 공극은 이 이형도 차에 의해 제어할 수 있다. 이 때문에 포백으로 했을 때의 특성을 자유롭게 제어하는 것이 가능해진다. 이 이형도 차는 목적으로 하는 섬유 제품 및 그 요구 특성에 따라 설정하는 것이 가능하다. 단, 종래에 없는 고기능 텍스타일로 한다는 관점에서는 이형도 차는 클수록 그 특성이 현저해지는 경향이 있다. 이 때문에 바람직한 범위로서는 이형도 차가 0.5 이상이며, 이형도 차를 1.0 이상으로 하는 것이 특히 바람직하다. 후술하는 복합 구금의 설계의 난이성을 감안하면 이 이형도 차의 실질적인 상한값은 4.0이다.

이상과 같은 단면 형상이 다른 2종류 이상의 도성분은 동일한 해도 섬유의 단면에 존재하는 것이 중요하다. 왜냐하면, 특허문헌 1에 대표되는 후혼섬을 이용한 종래기술에서는 포백의 단면을 보았을 경우, 이형 단면을 갖는 섬유의 존재 확률에는 무슨 일이 있어도 부분적인 치우침이 발생해버리지만, 이 점이 종래기술의 과제이다. 본 발명자들은 예의 검토하여 본 발명의 해도 섬유에 의해 종래기술의 과제가 해소되는 것을 발견했다.

본 발명의 해도 섬유의 경우, 해도 섬유인 채, 즉 각 도성분의 위치가 고정된 채 직편되어 포백이 된다. 또한, 탈해 처리 공정에서는 섬유(도성분)가 수축하여 물리적으로 구속되기 때문에 해성분이 제거된 후에도 다른 단면 형상을 갖는 섬유의 위치 관계가 거의 변화되는 일이 없다. 이 때문에 종래기술의 과제이었던 "섬유의 치우침"을 크게 억제할 수 있다. 특히, 본 발명에서 다루는 이형도를 갖는 도성분의 경우에는 다른 단면 형상을 갖고 있기 때문에 본질적으로 섬유의 존재 확률에는 치우침이 생기기 쉬워지고 있다. 이 때문에 본 발명의 특징인 "다른 단면 형상을 갖는 도성분이 동일 단면 내에 존재한다"는 것이 매우 효과적으로 작용하여 품질 안정성의 향상이라는 관점에서 중요한 것이다. 또한, 공업적인 관점에서는 후혼섬 공정을 생략할 수 있다는 효과가 크다. 왜냐하면, 처음부터 특성이 다른 2개의 섬유를 혼섬시킴으로써 공정 중에 가해지는 응력이 그 섬유마다 다르므로 혼섬 공정에 있어서의 실 끊김 등의 리스크가 항상 따라다닌다. 이것은 혼섬 공정이 실온 하에서 행해지기 때문에 섬유의 신장(소성) 변형 거동이 다르기 때문이다. 또한, 이 소성 변형을 억제하기 위해서 가열 롤러 등을 이용해서 혼섬 공정을 행할 경우에도 반대로 연화점의 불일치로부터 실 끊김 억제에 대한 효과는 한정된 것이 된다. 제사 공정에 있어서의 이력이 다른 섬유가 혼섬된 것에서는 특허문헌 1에 기재되는 바와 같이 결과적으로 섬유마다 수축률이 다른 것이다. 이 때문에 일반적으로 가열 분위기 하에서 행해지는 탈해 공정 등에 있어서는 상술한 섬유의 치우침도 더불어, 부분적으로 단위중량이 변화된 포백이 된다. 이 결과로서 탈해 처리 공정에 있어서의 포백의 찢어짐 등을 발생시키는 경우가 있다. 한편, 본 발명의 해도 섬유에 있어서는 기본적으로 섬유가 일체화된 집합으로서 직편이나 탈해 등의 후공정을 통과하는 것에 추가해서 제사 공정에 있어서의 이력에 차가 발생하지 않는다. 이 때문에 수축 거동에도 차가 작아 상술한 과제가 대폭으로 억제되어 후가공에 있어서의 통과성(후가공성)이 크게 향상되는 것이다.

이상의 "단면 형상이 다른 2종류 이상의 도성분이 동일 섬유 단면에 존재하고", "적어도 1종류의 도성분은 이형도가 1.2~5.0이며, 이형도 편차가 1.0~10.0%이다"라는 본 발명의 해도 섬유의 요건은 나노 섬유로 이루어지는 혼섬사 및 이 혼섬사로 이루어지는 섬유 제품에 적용했을 경우에 특히 효과적이다. 이 때문에 본 발명의 해도 섬유에 있어서는 적어도 1종류의 도성분의 도성분 지름이 10~1000㎚이며, 도성분 지름 편차가 1.0~20.0%인 것이 바람직하다.

여기에서 말하는 도성분의 지름(도성분 지름)이란 2차원적으로 촬영된 화상으로부터 섬유축에 대하여 수직 방향으로 절단한 절단면에 외접하는 진원의 지름(외접원 지름)을 의미한다. 평가 방법으로서는 상술한 이형도 평가 방법과 마찬가지로 촬영한 해도 섬유의 단면의 화상으로부터 무작위로 추출한 150개의 도성분의 도성분 지름을 측정하는 것이다. 또한, 도성분 지름의 값에 관해서는 ㎚ 단위로 소수점 제 1 자리까지 측정하고, 소수점 이하를 사사오입하는 것이다. 또한, 도성분 지름 편차란 도성분 지름의 측정 결과를 바탕으로 도성분 지름 편차(도성분 지름 CV%)=(도성분 지름의 표준 편차)/(도성분 지름의 평균값)×100(%)으로 해서 산출되는 값이며, 소수점 제 2 자리를 사사오입하는 것이다. 이상의 조작을 마찬가지로 촬영한 10화상에 대해서 행하고, 10화상의 평가 결과의 단순한 수 평균값을 도성분 지름 및 도성분 지름 편차로 했다.

본 발명의 해도 섬유에서는 이형 단면을 갖는 도성분의 도성분 지름을 10㎚ 미만으로 하는 것도 가능하다. 그러나, 도성분 지름을 10㎚ 이상으로 하면 제사 공정 중의 부분적인 파단이나 탈해 처리 등이라는 가공 조건의 설정이 용이해진다는 효과가 있다. 이 때문에 본 발명의 해도 섬유에 있어서는 도성분 지름이 10㎚ 이상인 것이 적합하다. 한편, 본 발명의 목적의 하나인 종래에는 없는 고기능을 갖는 혼섬사 또는 그 혼섬사로 이루어지는 포백을 얻기 위해서는 나노 섬유 갖는 독특의 유연함, 감촉이나, 흡수성, 보수성, 불식성능, 및 연마성능이라는 특성을 살리는 것이 바람직하다. 따라서, 적어도 1종류의 도성분의 도성분 지름은 1000㎚ 이하인 것이 바람직하다.

상술한 나노 섬유 독특의 기능을 보다 현저화한다는 관점에서는 도성분 지름을 700㎚ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 후가공 공정에 있어서의 공정 통과성, 탈해 조건 설정의 간이성, 섬유 제품의 취급성까지를 고려하면 도성분 지름의 하한은 100㎚ 이상인 것이 적합하다. 이 때문에 본 발명의 해도 섬유에서는 적어도 1종류의 도성분의 도성분 지름이 100~700㎚인 것이 특히 바람직하다.

이 본 발명의 해도 섬유에 형성되는 10~1000㎚의 지름을 갖는 도성분은 그 도성분 지름 편차가 1.0~20.0%인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 도성분 지름이 1000㎚ 이하인 도성분은 그 지름이 극한적으로 작기 때문에 단위질량당 표면적을 의미하는 비표면적이 일반적인 섬유나 마이크로 섬유와 비교해서 증대하게 된다. 따라서, 해성분을 탈해할 때에 사용하는 용제에 대하여 도성분이 충분히 내성을 갖는 성분이어도 용제에 노출되는 것에 의한 영향을 무시할 수 없을 경우가 있다. 이때, 도성분 지름의 불균일을 극소화해 두면 탈해 처리의 온도나 용제의 농도라는 처리 조건을 똑같이 할 수 있어 도성분의 부분적인 열화를 예방할 수 있다는 효과가 있다. 본 발명의 목적의 하나인 품질 안정성이라는 관점에서는 도성분 지름 편차가 작음으로써 혼섬사나 그 혼섬사로 이루어지는 포백의 특성이 변동하는 것을 예방할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 용제에 의한 악영향을 예방할 수 있다는 효과도 상승적으로 발휘된다. 이 때문에 도성분 지름 편차가 극소화된 것에서는 섬유 제품의 품위가 매우 높은 것이다. 이러한 탈해 조건 등의 후가공 조건의 설정의 간이성이나 품질 안정성이라는 관점에서는 상기 도성분 지름 편차는 작을수록 바람직하고, 1.0~10.0%를 보다 바람직한 범위로서 들 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 해도 섬유에는 도성분 지름이 극소화된 것이 존재하는 것이 가능하다. 또한, 이 극소화된 도성분이 이형도를 갖는 이형 단면이면, 놀랍게도 일반적으로는 미끈한 감만이 발현되는 나노 섬유가 보송보송한 쾌적한 감촉을 발현하게 된다. 이 때문에 본 발명의 해도 섬유를 이용한 포백에서는 종래의 포백에는 없는 매우 터치감이 좋은 신감각의 고기능 텍스타일이 되는 것을 발견한 것이다. 즉, 본 발명의 해도 섬유에 있어서, 적어도 1종류의 도성분에 대해서 이형도가 1.2~5.0이며, 이형도 편차가 1.0~10.0%이며, 도성분 지름이 10~1000㎚이며, 도성분 지름 편차가 1.0~20.0%인 것이 바람직하고, 이러한 범위이면 상술한 신감각의 감촉이 발현된다. 또한, 이 요건을 충족시키는 해도 섬유로부터 제작한 와이핑 클로스나 연마포는 섬유 지름의 극소화의 효과에 추가해서 단면의 에지부에 의한 스크레이핑 효과가 더해짐으로써 종래에는 없는 초고도인 불식성능이나 연마성능을 갖는 것이 되는 것이다. 또한, 이들 특성을 보다 현저한 것으로 하여 품질 안정성을 향상시키는 데에는 해도 섬유에 있어서 적어도 1종류의 도성분에 대해서 이형도가 1.2~5.0이며, 이형도 편차가 1.0~10.0%이며, 도성분 지름이 100~700㎚이며, 도성분 편차가 1.0~10.0%인 것이 보다 바람직하다.

또한, 섬유 제품으로서 재료 설계까지를 고려하면 본 발명의 해도 섬유는 이형 단면 나노 섬유 독특의 기능과 역학 특성이 우수한 혼섬사로 하는 것이 적합하며, 이것에는 지름이 다른 2종류 이상의 도성분이 동일 단면 내에 존재하는 것이 바람직하다. 이것은 섬유 지름이 큰 섬유를 존재 확률에 치우침 없이 배치함으로써 섬유 지름이 큰 섬유가 혼섬사 또는 이 혼섬사로 이루어지는 포백이 역학 특성을 담당하고, 그들의 감촉, 흡수성, 보수성, 불식성능이나 연마성능에 관해서는 이형 단면을 갖는 섬유 지름이 작은 섬유가 담당한다는 컨셉트에 의거하고 있다. 이 컨셉트를 실현하기 위해서는 동일 단면에 존재하는 도성분(군)의 지름의 차(도성분 지름차)가 300㎚ 이상인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 굳이 섬유 지름을 크게 한 섬유는 실질적으로 포백의 역학 특성을 담당하는 역할이 기대되고 있고, 그 섬유에는 섬유 지름을 작게 한 섬유와 비교해서 명료하게 강성이 높은 것이 적합하다. 이러한 관점으로부터 재료의 강성의 지표인 단면 2차 모멘트에 착목하면 섬유 지름의 4승에 비례하는 단면 2차 모멘트를 명료하게 변화시키기 위해서는 도성분 지름차가 300㎚ 이상이면 좋다. 한편, 도성분군끼리의 강성차를 보다 명확히 하기 위해서는 이 도성분 지름차를 보다 크게 하면 좋지만, 적어도 1종류의 도성분이 나노 오더의 지름을 갖고 있을 경우에는 비표면적의 증대에 따른 용제에 대한 처리 속도의 변화를 고려하는 것이 적합하다. 이 때문에 품질 안정성의 향상이라는 관점으로부터 이 도성분 지름차를 고려하면 3000㎚ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이상과 같은 생각을 추진하면 도성분 차가 작을수록 적합하며, 도성분 지름차를 2000㎚ 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 도성분 차를 1000㎚ 이하로 하는 것이 특히 바람직한 범위이다. 또한, 여기에서 말하는 도성분 지름차란 도 4에 나타내는 분포에 있어서 도성분 지름의 피크값(도 4의 14, 17)의 차를 의미한다.

또한, 섬유 제품의 설계를 고려했을 경우에는 상기와 같은 도성분 지름차를 설정하는 것에 추가해서 이형도를 가지면서 도성분 지름이 나노 오더까지 축소된 도성분(도성분 A)이 도성분 지름이 큰 도성분의 주변에 규칙적으로 배치되어 있는 단면을 갖는 해도 섬유가 되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 이러한 배치를 갖는 해도 섬유는 탈해 처리를 행함으로써 섬유 지름이 큰 섬유에 섬유 지름이 작으며, 또한 이형 단면을 갖는 섬유가 근접하여 의사적으로 얽힌 상태(혼섬사)를 만들어 낼 수 있기 때문이다. 이러한 혼섬사 및 이 혼섬사로 이루어지는 포백은 그들의 역학 특성 및 표면 특성의 균질성이라는 관점으로부터 적합한 것에 추가해서, 이형 단면 나노 섬유의 배향 방향이 일치함으로써 본 발명 독특의 감촉이 더 향상된다는 효과를 발현한다. 또한, 이 의사적인 얽힘 구조가 마모 등이라는 반복 하중을 가했을 때에도 나노 섬유의 파단이나 탈락을 예방하는 방향으로 작용한다. 이 때문에 혼섬사 또는 혼섬사로 이루어지는 포백의 내구성이나 후가공 통과성이 향상한다는 점에서 적합한 것이다.

또한, 섬유 제품의 설계를 고려했을 경우에는 이형도를 가지면서 섬유 지름이 나노 오더까지 축소된 섬유(도성분 A)가 초성분을 이루고, 심성분이 되는 섬유 지름이 큰 섬유(도성분 B)의 주변에 규칙적으로 배치되어 있는 심초 구조를 구성하고 있는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 이러한 혼섬사 및 이 혼섬사로 이루어지는 포백은 그들의 역학 특성 및 표면 특성의 균질성이라는 관점으로부터 적합한 것에 추가해서, 이형 단면 나노 섬유의 배향 방향이 일치함으로써 본 발명 독특의 감촉이 더 향상된다는 효과를 발현한다. 또한, 이 의사적인 얽힘 구조가 마모 등이라는 반복 하중을 가했을 때에도 나노 섬유의 파단이나 탈락을 예방하는 방향으로 작용하기 때문에 혼섬사 또는 혼섬사로 이루어지는 포백의 내구성이나 후가공 통과성이 향상한다는 점에서 적합한 것이다.

심초 구조란 섬유 지름이 큰 섬유(도성분 B) 주변에 이형 단면을 갖고, 섬유 지름이 작은 섬유(도성분 A)가 규칙적으로 배치되는 단면이 형성되어 있는 것을 말한다. 이러한 심초 구조를 탈해 후에 형성시키기 위해서는 도 2에 예시하는 해도 단면을 형성해 두는 것이 바람직하다. 도 2와 같은 단면을 형성해 둠으로써 해성분(도 2의 6)을 용출하면 섬유 지름이 큰 섬유(도성분 B)가 섬유 지름이 작은 섬유(도성분 A)에 균등하게 배치된 단면 구조를 취한다. 덧붙이면, 도 2에는 도성분 B를 이루는 섬유가 환단면으로서 예시되어 있지만, 당연히 포백 특성이나 섬유 제품의 설계에 따라 도성분 B를 이루는 섬유를 이형 단면으로 하는(이형도: 1.2~5.0) 것도 가능하다.

또한, 놀랍게도 도성분 B 둘레에 도성분 A를 규칙적으로 배치한 해도 섬유에서는 이것을 탈해해서 얻는 혼섬사 또는 이 혼섬사로 이루어지는 포백의 발색성이 향상된다는 부가적인 효과가 발현되는 것이 발견되었다. 이것은 나노 섬유로 이루어지는 섬유 제품을 의료 용도에 전개할 때의 난점의 하나를 해소한다는 점에서 바람직한 특성이다. 특히, 발색성이 풍부한 포백이 요망되는 고성능 스포츠 의료나 부인용 의료 등에 있어서의 표지에 적용할 수 있다는 점에서 중요한 의미를 갖는다.

즉, 나노 섬유는 그 섬유 지름이 가시광 파장과 동등해지기 때문에 나노 섬유 표면에서 광이 난반사하거나 통과하게 되고, 나노 섬유로 이루어지는 포백은 백색 번짐이 되어 발색성이 결여되는 것이었다. 이 때문에 나노 섬유의 용도를 보아도 발색성이 그다지 요구되지 않는 산업 자재 용도가 주이며, 의료 용도이어도 그 독특의 감촉을 이용한 안감에 적용되는 경우가 많다. 한편, 본 발명의 해도 섬유에 있어서는 그 도성분의 규칙적인 배치로부터 섬유 지름이 큰 섬유에 나노 섬유가 의사적으로 얽힌 혼섬사를 발생시킬 수 있다. 이 때문에 표층에 존재하는 나노 섬유는 발색성에 기여하지 않는 경우에도 섬유 지름이 큰 섬유가 발색성을 담당하기 때문에 혼섬사의 상태에 있어서도 크게 발색성이 향상되는 것이다. 이것은 포백으로 했을 경우에 명료한 차로서 간파할 수 있다. 특히, 본 발명에 있어서의 섬유 지름이 큰 섬유 또는 나노 섬유가 균등하게 배치되어 있는 것이 발색성이라는 관점에서 유효하게 작용하는 것이다. 또한, 본 발명의 해도 섬유에 있어서는 섬유 지름이 큰 섬유 둘레에 존재하는 나노 섬유의 단면 형태가 이형도를 가지면서 매우 균질하기 때문에 나노 섬유가 만들어내는 의사적인 다공 구조가 발색성의 향상에 기여하고 있는 것으로 여겨진다. 이 경향은 본 발명의 해도 섬유에 의해 처음으로 발현되는 것으로서, 종래기술의 섬유의 분포에 치우침이 있는 포백에서는 반대로 세로 스트라이프가 발생한다는 발색성에 얼룩이 있는 포백이 된다.

상술한 발색성과 나노 섬유 독특의 기능을 겸비한 혼섬사 또는 이 혼섬사로 이루어지는 포백으로 하기 위해서는 이형도 1.2~5.0, 이형도 편차가 1.0~10.0%이며, 도성분 지름이 10~1000㎚인 도성분 A가 도성분 지름 1000~4000㎚인 도성분 B 둘레에 배치되어 있는 것이 바람직하고, 도성분 A 및 성분 B의 탈해 시의 소화나 탈해 조건 설정의 간이화를 고려하면 도성분 B의 도성분 지름은 1500~3000㎚인 것을 보다 바람직한 범위로서 들 수 있다. 여기에서 말하는 도성분 A가 도성분 B 둘레에 배치되어 있는 상태란 도 2에 예시되는 바와 같이 도성분 B가 서로 이웃하지 않으며, 또한 도성분 B의 중심으로부터 보아 360°로 도성분 A가 규칙성을 갖고 배치되어 있는 상태를 의미한다.

또한, 본 발명의 해도 섬유로부터 발생하는 혼섬사의 균질성을 고려하면 도성분 B의 고정(구속)되는 위치도 균질한 것이 적합하며, 해성분의 균질성(도성분 간의 거리)도 착목해야 할 요건이다. 이 때문에 본 발명의 해도 섬유에 있어서는 섬유 단면에 있어서 도성분 B가 등간격으로 배치되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는 도성분 B의 중심을 연결한 거리인 도성분 간 거리(도 5의 19)에 있어서 그 도성분 간 거리 편차가 1.0~20.0%인 것이 바람직하다. 또한, 혼섬사 또는 혼섬사로 이루어지는 포백의 발색성을 향상시킨다는 관점에서는 상술한 도성분 간 거리 편차는 작은 편이 적합하며, 1.0~10.0%로 하는 것이 보다 바람직하다. 여기에서 말하는 도성분 간 거리 편차란 상술한 도성분 지름 및 도성분 지름 편차와 마찬가지의 방법으로 해도 섬유의 단면을 2차원적으로 촬영한다. 이 화상으로부터 도 5의 19에 나타내는 바와 같이 근접하는 도성분 B의 중심을 연결한 직선의 거리를 측정한다. 이 직선의 거리를 도성분 간 거리로 하여 무작위로 추출한 100개소에 대해서 측정하고, 도성분 간 거리의 평균값 및 표준 편차로부터 도성분 간 거리 편차(도성분 간 거리 CV%)를 구했다. 도성분 간 거리 편차란 (도성분 간 거리의 표준 편차)/(도성분 간 거리의 평균값)×100(%)으로 해서 산출되는 값이며, 소수점 제 2 자리를 사사오입하는 것이다. 또한, 지금까지의 단면 형태의 평가와 마찬가지로 10화상에 대해서 마찬가지의 평가를 행하고, 이 10화상의 평가 결과의 단순한 수 평균을 본 발명의 도성분 간 거리 편차로 했다.

본 발명의 해도 섬유를 섬유 제품으로서 사용하기 위해서는 실질적으로 후공정이 필요해지기 때문에 이 후공정에 있어서의 공정 통과성을 고려하면 일정 이상의 인성을 갖는 것이 적합하다. 구체적으로는 강도가 0.5~10.0cN/dtex이며, 신도가 5~700%인 것이 바람직하다. 여기에서 말하는 강도란 JIS L1013(1999년)에 나타내어지는 조건으로 멀티 필라멘트의 하중-신장 곡선을 구하고, 파단 시의 하중값을 초기의 섬도로 나눈 값이다. 신도란 파단 시의 신장을 초기 시료 길이로 나눈 값이다. 또한, 초기의 섬도란 구한 섬유 지름, 필라멘트 수, 및 밀도로부터 산출한 값, 또는 섬유의 단위 길이의 중량을 복수회 측정한 단순 평균값으로부터 10000m당 중량을 산출한 값을 의미한다. 본 발명의 해도 섬유의 강도는 후가공 공정의 공정 통과성을 실사용에 견딜 수 있는 것으로 하기 위해서는 0.5cN/dtex 이상으로 하는 것이 바람직하고, 실시 가능한 상한값은 10.0cN/dtex이다. 또한, 신도에 대해서도 후가공 공정의 공정 통과성도 고려하면 5% 이상인 것이 바람직하고, 실시 가능한 상한값은 700%이다. 강도 및 신도는 목적으로 하는 용도에 따라 제조 공정에 있어서의 조건을 제어함으로써 조정이 가능하다.

또한, 본 발명의 해도 섬유로부터 발생시킨 혼섬사를 이너나 아우터 등의 일반적 의료 용도에 사용할 경우에는 강도를 1.0~4.0cN/dtex, 신도를 20~40%로 하는 것이 바람직하다. 또한, 사용 환경이 가혹한 스포츠 의료 용도 등에서는 강도를 3.0~5.0cN/dtex, 신도를 10~40%로 하는 것이 바람직하다.

산업 자재 용도, 예를 들면 와이핑 클로스나 연마포로서의 사용을 고려했을 경우에는 가중 하에서 인장되면서 대상물에 마찰되게 된다. 이 때문에 강도를 1.0cN/dtex 이상, 신도 10% 이상으로 하면 닦아냄 중 등에 혼섬사가 끊어져서 탈락하는 일 등이 없어지기 때문에 적합하다.

본 발명의 해도 섬유는 섬유 권취 패키지나 토우, 컷트 섬유, 면, 섬유 볼, 코드, 파일, 직편, 부직포 등 다양한 중간체로 하여 탈해 처리하는 등 해서 혼섬사를 발생시키고, 여러 가지 섬유 제품으로 하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 해도 섬유는 미처리인 채로 부분적으로 해성분을 제거시키거나 또는 탈도 처리를 하는 등 해서 섬유 제품으로 하는 것도 가능하다. 여기에서 말하는 섬유 제품은 재킷, 스커트, 팬츠, 속옷 등의 일반 의료로부터 스포츠 의료, 의료 자재, 카펫, 소파, 커튼 등의 인테리어 제품, 카시트 등의 차량 내장품, 화장품, 화장품 마스크, 와이핑 클로스, 건강용품 등의 생활 용도나 연마포, 필터, 유해 물질 제거 제품, 전지용 세퍼레이터 등의 환경·산업 자재 용도나 봉합실, 스캐폴드, 인공 혈관, 혈액 필터 등의 의료 용도에 사용할 수 있다.

이하에 본 발명의 해도 섬유의 제조 방법의 일례를 상세하게 설명한다.

본 발명의 해도 섬유는 2종류 이상의 폴리머로 이루어지는 해도 섬유를 제사 함으로써 제조 가능하다. 여기에서, 해도 섬유를 제사하는 방법으로서는 용융 방사에 의한 해도 복합 방사가 생산성을 향상시킨다는 관점으로부터 적합하다. 당연히 용액 방사하는 등 본 발명의 해도 섬유를 얻는 것도 가능하다. 단, 본 발명의 해도 복합 방사를 제사하는 방법으로서는 섬유 지름 및 단면 형상의 제어에 우수하다는 관점에서 해도 복합 구금을 사용하는 방법으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 해도 섬유는 종래 공지의 파이프형의 해도 복합 구금을 사용해서 제조하는 것은 도성분의 단면 형상을 제어하는 점에서 매우 곤란한 것이다. 그것은 본 발명의 해도 복합 방사를 달성하기 위해서는 10^-1g/min/hole~10^-5g/min/hole 오더로 종래기술에서 사용되어 있는 조건보다 수자릿수 낮은 극소적인 폴리머 유량을 제어할 필요가 있기 때문이다. 또한, 진원이 아닌 이형 단면을 갖는 도성분을 본 발명의 요건(이형도 편차)을 충족시키도록 형성시키기 위해서는 도 6에 예시하는 해도 복합 구금을 사용한 방법이 적합하다.

도 6에 나타낸 복합 구금은 위로부터 계량 플레이트(20), 분배 플레이트(21), 및 토출 플레이트(22)의 크게 3종류의 부재가 적층된 상태로 방사팩 내에 장착되어 방사에 제공된다. 덧붙이면, 도 6은 폴리머 A(도성분) 및 폴리머 B(해성분)라는 2종류의 폴리머를 사용한 예이다. 여기에서, 본 발명의 해도 섬유는 탈해 처리에 의해 도성분으로 이루어지는 혼섬사의 발생을 목적으로 할 경우에는 도성분을 난용해 성분, 해성분을 이용해 성분으로 하면 좋다. 또한, 필요하면 상기 난용해 성분과 이용해 성분 이외의 폴리머를 포함시킨 3종류 이상의 폴리머를 사용해서 제사해도 좋다. 왜냐하면, 특성이 다른 난용해 성분을 도성분으로서 사용함으로써 단독 폴리머로 이루어지는 혼섬사에서는 얻어지지 않는 특성을 부여할 수 있기 때문이다. 이상의 3종류 이상의 복합화 기술에서는 특히 종래의 파이프형의 복합 구금에서는 달성하는 것이 곤란하며, 역시 도 6에 예시한 미세 유로를 이용한 복합 구금을 사용하는 것이 바람직하다.

도 6에 예시한 구금 부재에서는 계량 플레이트(20)가 각 토출 구멍(28) 및 해와 도의 양쪽 성분의 분배 구멍당 폴리머량을 계량해서 유입하고, 분배 플레이트(21)에 의해 단(해도 복합)섬유의 단면에 있어서의 해도 복합 단면 및 도성분의 단면 형상을 제어하고, 토출 플레이트(22)에 의해 분배 플레이트(21)에서 형성된 복합 폴리머류를 압축해서 토출한다는 역할을 담당하고 있다. 복합 구금의 설명이 착종하는 것을 피하기 위해서 도시되어 있지 않지만 계량 플레이트보다 위에 적층하는 부재에 관해서는 방사기 및 방사팩과 함께 유로를 형성한 부재를 사용하면 좋다. 덧붙이면, 계량 플레이트를 기존의 유로 부재에 맞춰서 설계함으로써 기존의 방사팩 및 그 부재를 그대로 활용할 수 있다. 이 때문에, 특히 상기 복합 구금을 위하여 방사기를 전유화할 필요는 없다. 또한, 실제로는 유로-계량 플레이트 사이 또는 계량 플레이트(20)-분배 플레이트(21) 사이에 복수매의 유로 플레이트(도시 생략)를 적층하면 좋다. 이것은 구금 단면 방향 및 단섬유의 단면 방향으로 효율 좋게 폴리머가 이송되는 유로를 형성하여 분배 플레이트(21)로 도입되는 구성으로 하는 것이 목적이다. 토출 플레이트(22)로부터 토출된 복합 폴리머류는 종래의 용융 방사법에 따라 냉각 고화 후 유제를 부여하고, 규정의 둘레 속도가 된 롤러로 인취되어서 본 발명의 해도 섬유가 된다.

본 발명에 사용하는 복합 구금의 일례에 대해서 도 6~도 7을 사용해서 더욱 상세하게 설명한다.

도 6(a)~도 6(d)는 본 발명에 사용하는 해도 복합 구금의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 6(a)는 해도 복합 구금을 구성하는 주요 부분의 측면도이며, 도 6(b)는 분배 플레이트(21)의 일부의 측면도, 도 6(c)는 토출 플레이트(22)의 일부의 측면도, 도 6(d)는 분배 플레이트(21)의 평면도이다. 도 7(a)~도 7(c)는 분배 플레이트(21)의 일부를 확대해서 나타낸 모식 평면도이다. 각각이 1개의 토출 구멍에 관계되는 홈 및 구멍으로서 기재한 것이다.

이하, 도 6에 예시한 복합 구금을 계량 플레이트(20), 분배 플레이트(21)를 거쳐 복합 폴리머류를 이루고, 이 복합 폴리머류가 토출 플레이트(22)의 토출 구멍으로부터 토출될 때까지를 복합 구금의 상류로부터 하류로 폴리머의 흐름을 따라 순차 설명한다.

방사팩 상류로부터 폴리머 A와 폴리머 B가 계량 플레이트의 폴리머 A용 계량 구멍[23-(a)] 및 폴리머 B용 계량 구멍[23-(b)]으로 유입되고, 하단에 천설된 구멍 조리개에 의해 계량된 후, 분배 플레이트(21)로 유입된다. 여기에서, 폴리머 A 및 폴리머 B는 각 계량 구멍에 구비하는 조리개에 의한 압력 손실에 의해 계량된다. 이 조리개의 설계의 목표는 압력 손실이 0.1㎫ 이상이 되는 것이다. 한편, 이 압력 손실이 과잉이 되어서 부재가 변형되는 것을 억제하기 위해서 30.0㎫ 이하가 되는 설계로 하는 것이 바람직하다. 이 압력 손실은 계량 구멍마다의 폴리머의 유입량 및 점도에 의해 결정된다. 예를 들면, 온도 280℃, 변형 속도 1000s^-1에서의 점도가 100~200㎩·s인 폴리머를 사용하여 방사 온도 280~290℃, 계량 구멍마다의 토출량이 0.1~5.0g/min으로 용융 방사할 경우에는 계량 구멍의 조리개는 구멍 지름 0.01~1.00㎜, L/D(토출 구멍 길이/토출 구멍 지름) 0.1~5.0이면 계량성 좋게 토출 하는 것이 가능하다. 폴리머의 용융 점도가 상기 점도 범위보다 작아질 경우나 각 구멍의 토출량이 저하될 경우에는 구멍 지름을 상기 범위의 하한에 근접하도록 축소 또는 구멍 길이를 상기 범위의 상한에 근접하도록 연장하면 좋다. 반대로 고점도이거나, 토출량이 증가할 경우에는 구멍 지름 및 구멍 길이를 각각 반대의 조작을 행하면 좋다. 또한, 이 계량 플레이트(20)를 복수매 적층해서 단계적으로 폴리머량을 계량하는 것이 바람직하고, 2단계로부터 10단계로 나누어서 계량 구멍을 형성하는 것이 보다 바람직하다. 이 계량 플레이트 또는 계량 구멍을 복수 단계로 나누는 행위는 10^-1g/min/hole~10^-5g/min/hole 오더로 종래기술에서 사용되고 있는 조건보다 수자릿수 낮은 극소적인 폴리머 유량을 제어하기 위해서는 적합한 것이다. 단, 방사팩당 압력 손실이 과잉이 되는 것의 예방이나, 체류 시간이나 이상 체류의 가능성을 삭감한다는 관점으로부터 계량 플레이트는 2단계로부터 5단계로 하는 것이 특히 바람직하다.

각 계량 구멍[23(23-(a) 및 23-(b))]으로부터 토출된 폴리머는 분배 플레이트(21)의 분배 홈(24)으로 유입된다. 여기에서, 계량 플레이트(20)와 분배 플레이트(21) 사이에는 계량 구멍(23)과 동일한 수의 홈을 배치해서 이 홈 길이를 하류를 따라 단면 방향으로 서서히 연장해 가는 유로를 형성하고, 분배 플레이트로 유입하기 이전에 폴리머 A 및 폴리머 B를 단면 방향으로 확장해 두면 해도 복합 단면의 안정성이 향상된다는 점에서 바람직하다. 여기에서도 상술한 바와 같이 유로마다 계량 구멍을 형성해 두는 것도 보다 바람직한 것이다.

분배 플레이트(21)에서는 계량 구멍(23)으로부터 유입한 폴리머를 모으는 분배 홈(24)과 이 분배 홈(24)의 하면에는 폴리머를 하류에 흘리기 위한 분배 구멍(25)이 천설되어 있다. 분배 홈(24)에는 2구멍 이상의 복수의 분배 구멍이 천설되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 분배 플레이트(21)는 복수매 적층됨으로써 일부에서 각 폴리머가 개별로 합류와 분배가 반복되는 것이 바람직하다. 이것은 복수의 분배 구멍(25)-분배 홈(24)-복수의 분배 구멍(25)이라는 반복을 행하는 유로 설계로 해 두면, 부분적으로 분배 구멍이 폐쇄되어도 폴리머류는 다른 분배 구멍(25)으로 유입할 수 있다. 이 때문에 만일 분배 구멍(25)이 폐쇄되었을 경우에도 하류의 분배 홈(24)에서 결락된 분이 충전되기 때문이다. 또한, 동일한 분배 홈(24)에 복수의 분배 구멍(25)이 천설되고, 이것이 반복됨으로써 폐쇄된 분배 구멍(25)의 폴리머가 다른 구멍으로 유입되어도 그 영향은 실질적으로 전무해진다. 또한, 이 분배 홈(24)을 형성한 효과는 여러 가지 유로를 거친, 즉 열이력을 얻은 폴리머가 복수 회 합류하고, 점도 불균일의 억제라는 점에서도 크다. 이러한 분배 구멍(25)-분배 홈(24)-분배 구멍(25)의 반복을 행하는 설계를 할 경우, 상류의 분배 홈에 대하여 하류의 분배 홈을 원주 방향으로 1~179°의 각도로 배치시켜 다른 분배 홈(24)으로부터 유입하는 폴리머를 합류시키는 구조로 한다. 이러한 유로는 다른 열이력 등을 받은 폴리머가 복수회 합류된다는 점으로부터 적합하며, 해도 복합 단면의 제어에 효과적이다. 또한, 이 합류와 분배의 기구는 상술한 목적으로부터 보면 보다 상류부로부터 채용하는 것이 바람직하고, 계량 플레이트(20)이나 그 상류의 부재에도 실시하는 것이 바람직하다. 여기에서 말하는 분배 구멍(25)은 폴리머의 분할을 효율적으로 진행시키기 위해서는 분배 홈(24)에 대하여 2구멍 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 토출 구멍 직전의 분배 플레이트(21)에 관해서는 분배 홈(24)당 분배 구멍(25)을 2구멍~4구멍 정도로 하면 구금 설계가 간이한 것에 추가해서 극소적인 폴리머 유량을 제어한다는 관점으로부터 적합한 것이다.

이러한 구조를 갖는 복합 구금은 상술한 바와 같이 폴리머의 흐름이 항상 안정화된 것이며, 본 발명에 필요가 되는 고정밀도한 초다도의 해도 섬유의 제조가 가능해지는 것이다. 여기에서 토출 구멍 1구멍당 폴리머 A의 분배 구멍[25-(a) 및 25-(c)](도수)은 이론적으로는 각각 1개로부터 스페이스가 허용하는 범위에서 무한히 제작하는 것은 가능하다. 실질적으로 실시 가능한 범위로서 총 도수가 2~10000도가 바람직한 범위이다. 본 발명의 해도 섬유를 무리 없이 만족하는 범위로서는 총 도수가 100~10000도가 더욱 바람직한 범위이며, 도충전 밀도는 0.1~20.0도/㎟의 범위이면 좋다. 이 도충전 밀도라는 관점에서는 1.0~20.0도/㎟가 바람직한 범위이다. 여기에서 말하는 도충전 밀도란 단위 면적당 도수를 나타내는 것이며, 이 값이 클수록 다도의 해도 섬유의 제조가 가능한 것을 나타낸다. 여기에서 말하는 도충전 밀도는 1토출 구멍으로부터 토출되는 도수를 토출 도입 구멍의 면적으로 나눔으로써 구한 값이다. 이 도충전 밀도는 각 토출 구멍에 의해 변경하는 것도 가능하다.

복합 섬유의 단면 형태 및 도성분의 단면 형상은 토출 플레이트(22) 바로 위의 최종 분배 플레이트에 있어서의 폴리머 A 및 폴리머 B의 분배 구멍(25)의 배치에 의해 제어할 수 있다. 즉, 폴리머 A·분배 구멍[25-(a)] 및 폴리머 B·분배 구멍[25-(b)]을, 예를 들면 도 7(a), 도 7(b), 도 7(c)에 예시하는 바와 같이 하면 본 발명의 해도 섬유가 될 수 있는 복합 폴리머류를 형성시킬 수 있다.

도 7(a)에는 폴리머 A·분배 구멍[25-(a)], 폴리머 A·확대 분배 구멍[25-(c)] 및 폴리머 B·분배 구멍[25-(b)]이 규칙적으로 배치된 것이다. 본 발명에 사용하는 복합 구금의 분배 플레이트는 미세 유로에 의해 구성되어 있고, 원칙적으로 분배 구멍(25)에 의한 압력 손실에 의해 각 분배 구멍의 토출량이 규제되어 있다. 또한, 계량 플레이트(20)에 의해 분배 플레이트(21)로의 폴리머 A 및 폴리머 B의 유입량은 고정밀하게 제어되어 있기 때문에 분배 플레이트(21)에 천설되어 있는 미세 유로에 있어서의 압력이 균일해진다. 이 때문에, 예를 들면 도 7(a)와 같이 부분적으로 구멍 지름이 확대된 분배 구멍[25-(c)]이 존재하면 그 부분의 압력 손실을 벌기(균일하게 하기) 위해서 확대 분배 구멍[25-(c)]의 토출량은 분배 구멍[25-(a)]과 비교해서 자동적으로 토출량이 증가하게 된다. 이것이 지름이 변경되면서 고정밀도로 제어된 도성분을 형성하는 원리 원칙이며, 다음은 도 7(a)에 예시되는 바와 같이 도성분끼리가 융착하지 않도록 폴리머 B·분배 구멍[25-(b)]을 규칙적으로 배치하면 좋다. 이 원리 원칙은 다른 규칙적 배열로 했을 경우에도 마찬가지인다. 이 분배 플레이트에 의한 자유로운 해도 단면을 가능하게 하는 것은 분배 플레이트의 설계에 추가해서 계량 플레이트에 의한 고정밀하게 폴리머 유입량의 제어에 의한 곳이 크고, 종래 구금에 보이는 유로 부분에 설치된 필터 등에 의한 1단계의 계량 제어에서는 본 발명의 해도 섬유를 얻는 것이 매우 어려워진다. 왜냐하면, 분배 플레이트의 단계에 있어서 상술한 바와 같이 폴리머 압력 손실이 균일한 것이 필요하고, 1단계량에서는 무슨 일이 있어도 압력(유입량)이 변동한다. 이것에 추가해서 구금 내의 장소에 따라 압력(유입량)의 변동이 더 확장되는 방향이 되는 것이다.

도 7(a), 도 7(b), 도 7(c)에는 분배 구멍의 다각 격자상 배치에 대해서 예시했지만, 그 이외에도 도성분용 분배 구멍 1구멍에 대하여 원주 상에 배치하는 것도 좋다. 또한, 이 구멍 배치는 후술하는 폴리머의 조합과의 관계에서 결정하는 것이 적합하지만, 폴리머의 조합의 다양성을 고려하면 분배 구멍의 배치는 사각 이상의 다각 격자상 배치로 하는 것이 바람직하다. 또한, 도 7(c)에 예시하는 바와 같이 확대 분배 구멍을 이용하는 일 없이 미리 폴리머 A·분배 구멍[25-(a)]을 복수접근한 위치에 배치해 두고, 분배 구멍으로부터 토출되었을 때의 바러스 효과를 이용해서 폴리머 A성분끼리를 융착시켜 이형도를 갖고, 또한 도성분 지름이 확대된 도성분을 형성시키는 방법도 있다. 이 방법에 있어서는 분배 구멍의 지름을 모두 동일하게 할 수 있기 때문에 압력 손실 예측이 용이하며, 구금 설계의 간이화라는 관점에서 바람직하다.

본 발명의 해도 섬유의 단면 형태를 달성하기 위해서는 상술한 분배 구멍의 배치에 추가해서 폴리머 A 및 폴리머 B의 용융 점도비(폴리머 A/폴리머 B)를 0.1~20.0으로 하는 것이 바람직하다. 기본적으로는 분배 구멍의 배치에 의해 도성분의 확장 범위는 제어되지만, 토출 플레이트(22)의 축소 구멍(27)에 의해 합류하고, 단면 방향으로 축소되기 때문에 그때의 폴리머 A 및 폴리머 B의 용융 점도비, 즉 용융 시의 강성비가 단면의 형성에 영향을 준다. 이 때문에 폴리머 A/폴리머 B=0.5~10.0으로 하는 것이 보다 바람직한 범위이다. 또한, 본 발명의 해도 섬유의 제조 방법에서는 기본적으로 폴리머 A 및 폴리머 B에서 조성이 다르기 때문에 융점이나 내열성이 다르다. 이 때문에 이상적으로는 각각의 폴리머에서 용융 온도를 변경하여 방사하는 것이 적합하지만, 용융 온도를 폴리머마다 개별로 제어하기 위해서는 특수한 방사 장치가 필요해진다. 따라서, 방사 온도를 어느 온도로 설정해서 방사하는 것이 일반적이며, 이 방사 조건(온도 등)의 설정의 간이성을 고려하면 용융 점도비 폴리머 A/폴리머 B=0.5~5.0으로 하는 것이 특히 바람직한 범위이다. 또한, 이상의 폴리머의 용융 점도에 관해서는 동종의 폴리머이어도 분자량이나 공중합 성분을 조정함으로써 비교적 자유롭게 제어할 수 있기 때문에 본 발명에 있어서는 용융 점도를 폴리머 조합이나 방사 조건 설정의 지표로 하고 있다.

분배 플레이트로부터 토출된 폴리머 A 및 폴리머 B에 의해 구성된 복합 폴리머류는 토출 도입 구멍(26)으로 유입한다. 여기에서, 토출 플레이트(22)에는 토출 도입 구멍(26)을 형성하는 것이 바람직하다. 토출 도입 구멍(26)이란 분배 플레이트(21)로부터 토출된 복합 폴리머류를 일정 거리 간 토출면에 대하여 수직으로 흘리기 위한 것이다. 이것은 폴리머 A 및 폴리머 B의 유속차를 완화시킴과 아울러 복합 폴리머류의 단면 방향에서의 유속 분포를 저감시키는 것을 목적으로 하고 있다. 이 유속 분포의 억제라는 점에 있어서는 분배 구멍(25)에 있어서의 토출량, 구멍 지름, 및 구멍 수에 의해 폴리머의 유속 자체를 제어하는 것이 바람직하다. 단, 이것을 구금의 설계에 추가하면 도수 등을 제한할 필요가 있다. 이 때문에 폴리머 분자량을 고려할 필요는 있지만, 유속비의 완화가 거의 완료된다는 관점으로부터 복합 폴리머류가 축소 구멍(27)에 도입될 때까지 10^-1~10초(=토출 도입 구멍 길이/폴리머 유속)를 목표로 해서 토출 도입 구멍(26)을 설계하는 것이 바람직하다. 이러한 범위이면 유속의 분포는 충분히 완화되어 단면의 안정성 향상에 효과를 발휘한다.

이어서, 복합 폴리머류는 소망의 지름을 갖는 토출 구멍으로 도입하는 동안에 축소 구멍(27)에 의해 폴리머류를 따라 단면 방향으로 축소된다. 여기에서, 복합 폴리머류의 중간층의 유선은 거의 직선형상이지만, 외층에 근접함에 따라 크게 굴곡되게 된다. 본 발명의 해도 섬유를 얻기 위해서는 폴리머 A 및 폴리머 B를 합하면 무수한 폴리머류에 의해 구성된 복합 폴리머류의 단면 형태를 무너뜨리지 않은 채 축소시키는 것이 바람직하다. 이 때문에 이 축소 구멍(27)의 구멍벽의 각도는 토출면에 대하여 30°~90°의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

이 축소 구멍(27)에 있어서의 단면 형태의 유지라는 관점에서는 토출 플레이트 바로 위의 분배 플레이트에 도 6(d)에 나타내는 분배 구멍을 바닥면에 천설한 환상 홈(29)을 형성하는 등 해서 복합 폴리머류의 최외층에 해성분의 층을 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 분배 플레이트로부터 토출된 복합 폴리머류는 축소 구멍에 의해 단면 방향으로 크게 축소된다. 그때, 복합 폴리머류의 외층부에서는 크게 흐름이 굴곡되는 것에 추가해서 구멍벽과의 전단을 받게 된다. 이 구멍벽-폴리머류 외층의 상세를 보면, 구멍벽과의 접촉면에 있어서는 전단 응력에 의해 유속이 느리고, 내층으로 감에 따라 유속이 증가한다는 유속 분포에 경사가 생기는 경우가 있다. 즉, 상기한 구멍벽과의 전단 응력은 복합 폴리머류의 최외층에 배치한 해성분(폴리머 B)으로 이루어지는 층에 담당하게 할 수 있어 복합 폴리머류, 특히 도성분의 유동을 안정화시킬 수 있는 것이다. 이 때문에 본 발명의 해도 섬유에 있어서는 도성분(폴리머 A)의 섬유 지름이나 섬유 형상의 균질성이 각별히 향상하는 것이다. 이 복합 폴리머류의 최외층에 해성분(폴리머 B)을 배치하는 데에 도 6(d)에 나타낸 환상 홈(29)을 이용할 경우에는 환상 홈의 바닥면에 천설한 분배 구멍(25)은 같은 분배 플레이트의 분배 홈 수 및 토출량을 고려하는 것이 바람직하다. 목표로서는 원주 방향으로 3°당 1구멍 형성하면 좋고, 바람직하게는 1°당 1구멍 형성하는 것이다. 이 환상 홈(29)에 폴리머를 유입시키는 방법은 상류의 분배 플레이트에 있어서, 해성분의 폴리머의 분배 홈(24)을 단면 방향으로 연장해 두고, 이 양단에 분배 구멍을 천설하는 등 하면 무리 없이 환상 홈(29)으로 폴리머를 유입시킬 수 있다. 도 6(d)에서는 환상 홈(29)을 1환 배치한 분배 플레이트를 예시하고 있지만, 이 환상 홈은 2환 이상이어도 좋고, 이 환상 홈 사이에서 다른 폴리머를 유입시켜도 좋다.

이상과 같이 토출 도입 구멍(26) 및 축소 구멍(27)을 거쳐 복합 폴리머류는 분배 구멍(25)의 배치와 같이 단면 형태를 유지해서 토출 구멍(28)으로부터 방사선으로 토출된다. 이 토출 구멍(28)은 복합 폴리머류의 유량, 즉 토출량을 다시 계량하는 점과 방사선 상의 드래프트(=인취 속도/토출선 속도)를 제어할 목적이 있다. 토출 구멍(28)의 구멍 지름 및 구멍 길이는 폴리머의 점도 및 토출량을 고려해서 결정하는 것이 적합하다. 본 발명의 해도 섬유를 제조할 때에는 토출 구멍 지름(D)은 0.1~2.0㎜, L/D(토출 구멍 길이/토출 구멍 지름)은 0.1~5.0의 범위에서 선택할 수 있다.

본 발명의 해도 섬유는 이상과 같은 복합 구금을 사용해서 제조할 수 있고, 생산성 및 설비의 간이성을 감안하면 용융 방사에 의해 실시하는 것이 적합하지만, 상기 복합 구금을 사용하면 용액 방사와 같은 용매를 사용하는 방사 방법에 의해서도 본 발명의 해도 섬유를 제조하는 것이 가능하다.

용융 방사를 선택할 경우, 도성분 및 해성분으로서, 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 그 공중합체, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트, 폴리아미드, 폴리락트산, 열가소성 폴리우레탄 등의 용융 성형 가능한 폴리머를 들 수 있다. 특히, 폴리에스테르나 폴리아미드로 대표되는 중축합계 폴리머는 융점이 높아 보다 바람직하다. 폴리머의 융점은 165℃ 이상이면 내열성이 양호해서 바람직하다. 또한, 산화티탄, 실리카, 산화바륨 등의 무기질, 카본블랙, 염료나 안료 등의 착색제, 난연제, 형광 증백제, 산화 방지제, 또는 자외선 흡수제 등의 각종 첨가제를 폴리머 중에 포함하고 있어도 좋다. 또한, 탈해 또는 탈도 처리를 상정했을 경우에는 폴리에스테르 및 그 공중합체, 폴리락트산, 폴리아미드, 폴리스티렌 및 그 공중합체, 폴리에틸렌, 폴리비닐알코올 등의 용융 성형 가능하며, 다른 성분보다 이용해성을 나타내는 폴리머로부터 선택할 수 있다. 이용해 성분으로서는 수계 용제 또는 열수 등에 이용해성을 나타내는 공중합 폴리에스테르, 폴리락트산, 폴리비닐알코올 등이 바람직하고, 특히 폴리에틸렌글리콜, 나트륨술포이소프탈산이 단독 또는 조합되어서 공중합한 폴리에스테르나 폴리락트산을 사용하는 것이 방사성 및 저농도의 수계 용제에 간단히 용해한다는 관점으로부터 바람직하다. 또한, 탈해성 및 발생하는 극세 섬유의 개섬성이라는 관점에서는 나트륨술포이소프탈산이 단독으로 공중합된 폴리에스테르가 특히 바람직하다.

이상 예시한 난용해 성분 및 이용해 성분의 조합은 목적으로 하는 용도에 따라서 난용해 성분을 선택하고, 난용해 성분의 융점을 기준으로 같은 방사 온도에서 방사 가능한 이용해 성분을 선택하면 좋다. 여기에서, 상술한 용융 점도비를 고려해서 각 성분의 분자량 등을 조정하면 해도 섬유의 도성분의 섬유 지름 및 단면 형상이라는 균질성을 향상시킨다는 관점으로부터 바람직하다. 또한, 본 발명의 해도 섬유로부터 혼섬사를 발생시킬 경우에는 혼섬사의 단면 형상의 안정성 및 역학 물성 유지라는 관점으로부터 탈해에 사용하는 용제에 대한 난용해 성분과 이용해 성분의 용해 속도비가 클수록 바람직하고, 3000배까지의 범위를 목표로 상술한 폴리머로부터 조합을 선택하면 좋다. 본 발명의 해도 섬유로부터 혼섬사를 채취하는 데에 적합한 폴리머의 조합으로서는 융점의 관계로부터 해성분을 5-나트륨술포이소프탈산이 1~10몰% 공중합된 폴리에틸렌테레프탈레이트, 도성분을 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 해성분을 폴리락트산, 도성분을 나일론 6, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트를 적합한 예로서 들 수 있다.

본 발명에 사용하는 해도 섬유를 방사할 때의 방사 온도는 2종류 이상의 폴리머 중 주로 고융점이나 고점도 폴리머가 유동성을 나타내는 온도로 한다. 이 유동성을 나타내는 온도로서는 분자량에 따라서도 다르지만, 그 폴리머의 융점이 목표가 되어 융점 +60℃ 이하로 설정하면 좋다. 이 이하이면 방사 헤드 또는 방사팩 내에서 폴리머가 열분해되는 일 없는 등 분자량 저하가 억제되기 때문에 바람직하다.

본 발명에 사용하는 해도 섬유를 방사할 때의 토출량은 안정적으로 토출할 수 있는 범위로서는 토출 구멍 20구멍당 0.1g/min/hole~20.0g/min/hole을 들 수 있다. 이때, 토출의 안정성을 확보할 수 있는 토출 구멍에 있어서의 압력 손실을 고려하는 것이 바람직하다. 여기에서 말하는 압력 손실은 0.1㎫~40㎫를 목표로 폴리머의 용융 점도, 토출 구멍 지름, 토출 구멍 길이와의 관계로부터 토출량을 이와 같은 범위로부터 결정하는 것이 바람직하다.

본 발명에 사용하는 해도 섬유를 방사할 때의 난용해 성분과 이용해 성분의 비율은 토출량을 기준으로 중량비로 해/도 비율로 5/95~95/5의 범위에서 선택할 수 있다. 이 해/도 비율 중, 도비율을 높이면 혼섬사의 생산성이라는 관점으로부터 바람직하다고 할 수 있다. 단, 해도 복합 단면의 장기 안정성이라는 관점으로부터 본 발명의 극세 섬유를 효율적으로, 또한 안정성을 유지하면서 제조하는 범위로서 이 해도 비율은 10/90~50/50이 보다 바람직하고, 또한 탈해 처리를 신속하게 완료시킨다는 점 및 극세 섬유의 개섬성을 향상시킨다는 관점을 감안하면 10/90~30/70이 특히 바람직한 범위이다.

이와 같이 토출된 해도 복합 폴리머류는 냉각 고화되어 유제가 부여되어서 둘레 속도가 규정된 롤러에 의해 인취됨으로써 해도 섬유가 된다. 여기에서, 이 인취 속도는 토출량 및 목적으로 하는 섬유 지름으로부터 결정하면 좋지만, 본 발명에 사용하는 해도 섬유를 안정적으로 제조하기 위해서는 100~7000m/min의 범위로 하는 것이 바람직하다. 이 해도 섬유는 고배향으로 하여 역학 특성을 향상시킨다는 관점으로부터 일단 권취된 후에 연신을 행하는 것도 좋고, 일단 권취하는 일 없이 계속해서 연신을 행하는 것도 좋다.

이 연신 조건으로서는, 예를 들면 한쌍 이상의 롤러로 이루어지는 연신기에 있어서 일반적으로 용융 방사 가능한 열가소성을 나타내는 폴리머로 이루어지는 섬유이면 유리 전이 온도 이상 융점 이하 온도로 설정된 제 1 롤러와 결정화 온도 상당으로 한 제 2 롤러의 둘레 속도비에 의해 섬유축 방향으로 무리 없이 인장되며, 또한 열세팅되어서 권취되어 본 발명의 해도 섬유를 얻을 수 있다. 또한, 유리 전이를 나타내지 않는 폴리머의 경우에는 해도 섬유의 동적 점탄성 측정(tanδ)을 행하고, 얻어지는 tanδ의 고온측의 피크 온도 이상의 온도를 예비 가열 온도로 해서 선택하면 좋다. 여기에서, 연신 배율을 높여 역학 물성을 향상시킨다는 관점으로부터 이 연신 공정을 다단으로 실시하는 것도 적합한 수단이다.

이렇게 해서 얻어진 본 발명의 해도 섬유로부터 혼섬사를 얻기 위해서는 이용해 성분을 용해할 수 있는 용제 등에 복합 섬유를 침지해서 이용해 성분을 제거함으로써 난용해 성분으로 이루어지는 극세 섬유를 얻을 수 있다. 이용출 성분이 5-나트륨술포이소프탈산 등이 공중합된 공중합 PET나 폴리락트산(PLA) 등의 경우에는 수산화나트륨 수용액 등의 알칼리 수용액을 사용할 수 있다. 본 발명의 복합 섬유를 알칼리 수용액으로 처리하는 방법으로서는, 예를 들면 복합 섬유 또는 그것으로 이루어지는 섬유 구조체로 한 후에 알칼리 수용액에 침지시키면 좋다. 이때, 알칼리 수용액은 50℃ 이상으로 가열하면 가수분해의 진행을 빠르게 할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 유체 염색기 등을 이용하여 처리하면 한번에 대량으로 처리가 가능하기 때문에 생산성도 좋고, 공업적인 관점으로부터 바람직한 것이다.

이상과 같이 본 발명의 극세 섬유의 제조 방법을 일반적인 용융 방사법에 의거하여 설명했지만, 멜팅블로우법 및 스판본딩법에 의해서도 제조 가능하며, 또한 습식 및 건습식 등의 용액 방사법 등에 의해 제조하는 것도 가능하다.

실시예

이하 실시예를 들어 본 발명의 극세 섬유에 대해서 구체적으로 설명한다.

실시예 및 비교예에 대해서는 하기의 평가를 행했다.

A．폴리머의 용융 점도

칩형상의 폴리머를 진공 건조기에 의해 수분율 200ppm 이하로 하고, TOYO SEIKI Co., Ltd.제 CAPILOGRAPH 1B에 의해 변형 속도를 단계적으로 변경해서 용융 점도를 측정했다. 또한, 측정 온도는 방사 온도와 마찬가지로 하고, 실시예 또는 비교예에는 1216s^-1의 용융 점도를 기재하고 있다. 덧붙이면, 가열로에 샘플을 투입하고나서 측정 개시까지를 5분으로 하고, 질소 분위기 하에서 측정을 행했다.

B．섬도

해도 섬유의 100m의 중량을 측정하고, 100배함으로써 섬도를 산출했다. 이것을 10회 반복하고, 그 단순 평균값의 소수점 이하를 사사오입한 값을 섬도로 했다.

C．섬유의 역학 특성

해도 섬유를 ORIENTEC Co., LTD.제 인장 시험기 텐실론 UCT-100형을 사용하고, 시료 길이 20㎝, 인장 속도 100%/min의 조건으로 응력-변형 곡선을 측정한다. 파단 시의 하중을 판독하여 그 하중을 초기 섬도로 나눔으로써 강도를 산출하고, 파단 시의 변형을 판독하여 시료 길이로 나눈 값을 100배함으로써 파단 신도를 산출했다. 어느 값이나 이 조작을 수준마다 5회 반복하여 얻어진 결과의 단순 평균값을 구하고, 강도는 소수점 제 2 자리, 신도는 소수점 이하를 사사오입한 값이다.

D．도성분 지름 및 도성분 지름 편차(CV%)

해도 섬유를 에폭시 수지로 포매하고, Reichert, Inc.제 FC·4E형 cryo sectioning system으로 동결하고, 다이아몬드 나이프를 구비한 Reichert-Nissei Ultracut N(울트라마이크로톰)으로 절삭한 후, 그 절삭면을 Hitachi, Ltd.제 H-7100FA형 투과형 전자현미경(TEM)으로 도성분을 150개 이상 관찰할 수 있는 배율로 촬영했다. 이 화상으로부터 무작위로 선정한 150개의 도성분을 추출하고, 화상 처리 소프트(WINROOF)를 사용해서 모든 도성분 지름을 측정하여 평균값 및 표준 편차를 구했다. 이들의 결과로부터 하기 식에 의거하여 섬유 지름 CV%를 산출했다.

도성분 지름 편차(CV%)=(표준 편차/평균값)×100

이상의 값은 모두 10개소의 각 사진에 대해서 측정을 행하여 10개소의 평균값으로 하고, 도성분 지름은 ㎚ 단위로 소수점 제 1 자리까지 측정하여 소수점 이하를 사사오입하고, 도성분 지름 편차는 소수점 제 2 자리를 사사오입하고, 소수점 제 1 자리까지 구하는 것이다.

E．도성분의 이형도 및 이형도 편차(CV%)

상술한 외접원 지름 및 외접원 지름 편차와 마찬가지의 방법에 의해 도성분의 단면을 촬영하고, 그 화상으로부터 절단면에 외접하는 진원(도 1의 2)의 지름을 외접원 지름으로 하고, 또한 내접하는 진원(도 1의 3)의 지름을 내접원 지름으로 해서 이형도=외접원 지름÷내접원 지름으로부터 소수점 제 2 자리를 사사오입해서 소수점 제 1 자리까지 구한 것을 이형도로서 구했다. 이 이형도를 동일 화상 내에서 무작위로 추출한 150개의 도성분에 대해서 측정하고, 그 평균값 및 표준 편차로부터 하기 식에 의거하여 이형도 편차(CV%)를 산출했다.

이형도 편차(CV%)=(이형도의 표준 편차/이형도의 평균값)×100(%)

이 이형도 편차에 대해서는 10개소의 각 사진에 대해서 측정을 행하여 10개소의 평균값으로 하고, 소수점 제 2 자리를 사사오입하는 것이다.

F．도성분 B의 배치 평가

도성분 B의 중심을 도성분의 외접원(도 1의 2)의 중심으로 했을 경우에 도성분 간 거리란 도 5의 19에 나타내는 바와 같이 근접하는 2개의 도성분 B의 중심간의 거리로서 정의되는 값이다. 이 평가는 상술한 도성분 지름과 마찬가지의 방법에 의해 해도 섬유의 단면을 2차원적으로 촬영하고, 무작위로 추출한 100개소에 대해서 도성분 간 거리를 측정한다. 또한, 동일 화상 내에서 도성분 B가 200개 존재하지 않을 경우에는 다른 화상의 측정 결과도 추가해서 합계 100개소의 도성분 간 거리에 대해서 측정하는 것이다. 이 도성분 간 거리 편차란 도성분 간 거리의 평균값 및 표준 편차로부터 도성분 간 거리 편차(도성분 간 거리 CV%)=(도성분 간 거리의 표준 편차/도성분 간 거리의 평균값)×100(%)으로 해서 소수점 제 2 자리를 사사오입한다.

G．탈해 처리 시의 극세 섬유(도성분)의 탈락 평가

각 방사 조건으로 채취한 해도 섬유로 이루어지는 편지(編地)를 해성분이 용해되는 용제로 채워진 탈해욕(욕비 100)에서 해성분을 99% 이상 용해 제거했다. 극세 섬유의 탈락의 유무를 확인하기 위해서 하기의 평가를 행했다.

탈해 처리한 용제를 100㎖ 채취하고, 이 용제를 보류 입자 지름 0.5㎛의 유리 섬유 여과지에 통과시킨다. 여과지의 처리 전후의 건조 중량차로부터 극세 섬유의 탈락의 유무를 하기의 4단계로 평가했다.

◎(탈락 없음): 중량차가 3㎎ 미만

○(탈락 적음): 중량차가 3㎎ 이상 7㎎ 미만

△(탈락 있음): 중량차가 7㎎ 이상 10㎎ 미만

×(탈락 많음): 중량차가 10㎎ 이상

H．발색성 평가

얻어진 섬유를 통편지로 하고, 해성분을 제거할 수 있는 용제로 해성분을 99% 이상 제거(욕비 1:100)한 혼섬사로 이루어지는 통편지를 Sumitomo Chemical Co, Ltd.제 분산 염료 스미카론 Black S-BB 10% owf·아세트산 0.5㏄/ℓ·아세트산 소다 0.2g/ℓ로 이루어지는 욕비 1:30의 130℃의 수용액 중에서 60분간 염색을 행한 후, 상법에 따라 ·하이드로술파이트 2g/ℓ·가성 소다 2g/ℓ·비이온 계면활성제(산뎃트 G-900) 2g/ℓ로 이루어지는 80℃의 수용액 중에서 20분간 환원 세정을 행하고, 수세, 건조했다. 얻어진 염색 후의 통편지 포(15% 감량품)를 분광 측색계(미놀타 CM-3700D)에 의해 측정 지름 8㎜φ, 광원 D65, 시야 10°의 조건으로 L*값을 3회 측정하고, 그 평균값 L_ave*을 하기의 기준으로 3단계 평가했다.

○(양호): 14 미만

△(가능): 14 이상 16 미만

×(불가): 16 이상

I．흡수성 평가

얻어진 섬유를 JIS L1096(1999년) 「바이렉법」에 의해 흡수성을 측정했다. 이 방법에 의해 얻어지는 흡수 높이에 대해서 하기의 4단계로 평가했다.

◎(우수): 90㎜ 이상

○(양호): 65㎜ 이상 90㎜ 미만

△(가능): 55㎜ 이상 65㎜ 미만

×(불가): 55㎜ 미만

실시예 1

도성분으로서 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET1 용융 점도: 160㎩·s)와, 해성분으로서 5-나트륨술포이소프탈산 8.0몰%를 공중합한 PET(공중합 PET1 용융 점도: 95㎩·s)를 290℃에서 따로따로 용융 후 계량하고, 도 6에 나타낸 본 발명의 복합 구금이 장착된 방사팩에 유입시켜 토출 구멍으로부터 복합 폴리머류를 토출했다. 또한, 토출 플레이트 바로 위의 분배 플레이트에는 1개의 토출 구멍당 도성분용으로서 토출 구멍 1구멍당 합계 790의 분배 구멍이 천설되어 있어 분배 구멍[25-(a)](구멍 지름: φ0.20㎜)이 720구멍, 분배 구멍[25-(c)](구멍 지름: φ0.65㎜)이 70구멍이며, 구멍의 배열 패턴으로서는 도 7(a)의 배열로 했다. 도 6(d)의 29에 나타내고 있는 해성분용의 환상 홈에는 원주 방향 1°마다 분배 구멍이 천설된 것을 사용했다.

또한, 토출 도입 구멍 길이는 5㎜, 축소 구멍의 각도는 60°, 토출 구멍 지름 0.5㎜, 토출 구멍 길이/토출 구멍 지름은 1.5의 것이다. 해/도성분의 복합비는 20/80으로 하여 토출된 복합 폴리머류를 냉각 고화 후 유제 부여하고, 방사 속도 1500m/min으로 권취하여 200dtex-15 필라멘트(총 토출량 30g/min)의 미연신 섬유를 채취했다. 권취한 미연신 섬유를 90℃와 130℃로 가열한 롤러 사이에서 연신 속도 800m/min으로 하고, 4.0배 연신을 행했다.

얻어진 해도 섬유는 50dtex-15 필라멘트이었다. 또한, 본 발명의 해도 섬유는 단면 구성은 도 2에 나타내어지는 지름이 큰 도성분과 지름이 작으며 또한 삼각 단면을 갖는 도성분이 규칙성을 갖고 배치된 것이다. 이 때문에 섬유 단면에 있어서의 국소적인 응력 집중이 없이 제사성이 양호해지고, 10추의 연신기로 4.5시간 샘플링을 행했지만 실 끊김추는 0추로 연신성이 우수한 것이었다.

상기 해도 섬유의 역학 특성은 강도 4.0cN/dtex, 신도 30%이었다.

또한, 상기 해도 섬유의 단면을 관찰한 결과, 삼각 단면의 도성분(도성분 A)은 이형도 2.0, 이형도 편차 3.0%, 도성분 지름 520㎚, 도성분 지름 편차 5.3%이었다. 또한, 지름이 큰 도성분(도성분 B)은 이형도 1.0, 이형도 편차 2.7%, 도성분 지름 3000㎚, 도성분 지름 편차 4.2%이었다.

도성분 A 및 도성분 B의 이형도 및 도성분 지름의 분포를 취하면 도 8 및 도 9와 동일해지고 있고, 도성분 A와 도성분 B가 도성분 지름 및 이형도에 있어서 매우 좁은 분포폭으로 존재하고 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 도성분 A 및 도성분 B의 도성분 간 거리 편차를 평가한 결과, 평균 2.1%로 도성분의 간격에 편차가 없이 도성분 B 둘레에 도성분 A가 규칙 바르게 배치된 것이었다.

실시예 1에서 채취된 해도 섬유를 90℃로 가열한 1중량%의 수산화나트륨 수용액으로 해성분을 99% 이상 탈해했다. 실시예 1의 해도 섬유는 상술한 바와 같이 도성분이 균등하게 배치되며, 또한 도성분 지름 및 이형도가 다른 도성분이 배치되어 있다. 이 때문에 용해 후의 잔사가 효율 좋게 섬유 사이로부터 배출되고, 저농도의 알칼리 수용액으로도 탈해 처리가 효율적으로 진행되었다. 따라서, 처리 시간을 과잉으로 길게 할 필요도 없고, 도성분의 열화를 억제할 수 있는 점에서 탈해 시의 극세 섬유의 탈락은 없었다(탈락 판정: ◎). 또한, 혼섬사의 단면 사진으로부터 도성분 B의 배치 평가와 마찬가지의 방법에 의해 섬유 지름이 큰 섬유(도성분 B)의 섬유간 거리 편차를 평가했다. 그 결과, 섬유간 거리 편차의 평균이 5%로 섬유간 거리에 실질적으로 편차가 없이 섬유 지름이 큰 섬유(도성분 B) 둘레에 섬유 지름이 작은 섬유(도성분 A)가 균등하게 존재하는 것이며, 섬유의 존재 수에 부분적인 편차가 없는 것이었다.

이 혼섬사는 섬도 40dtex이며, 역학 특성은 강도 3.6cN/dtex, 신도 40%이며, 이 단면을 관찰한 결과, 삼각 단면의 섬유(도성분 A)는 이형도 2.0, 이형도 편차3%, 섬유 지름 510㎚, 섬유 지름 편차 5%이었다. 한편, 섬유 지름이 큰 섬유(도성분 B)는 이형도 1.0, 이형도 편차 3%, 섬유 지름 3000㎚, 섬유 지름 편차 4%이었다.

이 혼섬사로 이루어지는 통편지는 텐션, 탄성이 있음에도 불구하고, 삼각 단면의 나노 섬유의 에지의 효과로부터 접촉 면적이 작아 편지 표면은 매우 매끈매끈한 것이었다. 한편, 도성분 A 및 도성분 B로 이루어지는 극세 섬유간의 이형도가 다른 점에서 극세 섬유간에 독특한 공극이 생성되고, 모세관 현상에 의한 효과로부터 흡수성도 우수한 것이었다(흡수성: ◎). 또한, 본원의 혼섬사에 있어서는 이형도가 다른 섬유가 혼섬된 것에 의한 섬유간의 공극에 의해 나노 섬유 표면의 광확산이 억제됨으로써 일반적인 나노 섬유 포백에서는 문제이었던 백색 번짐이 억제되어 우수한 발색성을 갖고 있는 것을 알 수 있었다(발색성 평가: ○).

또한, 유동 파라핀(중량비 80%)에 카본 블랙(중량비 20%)이 첨가된 기름때를 스폿상(오염 지름: 약 6㎜)으로 적하한 오염물을 실시예 1에서 얻은 편지로 문질러 불식성능을 평가했다. 압박 압력 20g/㎠, 이동 속도 10㎜/min으로 상기 기름때를 문지른 결과, 초기 오염의 80% 이상의 오염을 제거하는 것이 가능하며(오염 제거율), 또한 불식한 유리판의 표면에는 기름때를 문지른 흔적도 거의 확인되어 있지 않아 양호한 불식성능을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 여기에서 말하는 제거율이란 오염 제거율=(1-불식 후 오염 면적/초기 오염)×100(%)으로 산출되는 값이다. 결과를 표 1에 나타낸다.

실시예 2~4

해/도성분의 복합비를 30/70(실시예 2), 50/50(실시예 3), 70/30(실시예 4)으로 변경한 것 이외에는 모두 실시예 1에 따라 실시했다. 이들 해도 섬유의 평가 결과는 표 1에 나타내는 바와 같지만, 실시예 1과 마찬가지로 제사성 및 후가공성이 우수한 것이며, 혼섬사의 단면에 있어서도 도성분 A 또는 도성분 B의 존재 수에 부분적인 치우침이 없는 것이었다. 흡수성 및 발색성에 관해서 실시예 1과 마찬가지로 우수한 것이었다. 실시예 4에 관해서는 실시예 1과 비교해서 미소한 극세 섬유의 탈락이 확인되었지만, 문제없는 레벨이었다(탈락 판정: ○). 또한, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 평가한 오염 제거율은 모두 80% 이상이며, 본 발명의 혼섬사는 양호한 불식성능을 갖고 있는 것을 확인할 수 있었다. 결과를 표 1에 나타낸다.

실시예 5

실시예 1에서 사용한 분배 플레이트를 사용하고, 총 토출량 12.5g/min으로 해/도 복합비를 80/20로 해서 방사하고, 얻어진 미연신 섬유를 연신 배율 3.5배로 연신한 것 이외에는 모두 실시예 1에 따라 실시했다. 덧붙이면, 실시예 5에서는 총 토출량을 저하시키고 있음에도 불구하고, 실시예 1과 동등한 제사성을 갖고 있었다. 이것은 도성분이 균등하며 또한 규칙적으로 배치되어 있는 효과라고 생각된다.

실시예 5에서 얻어진 해도 섬유의 단면에서는 180㎚로 매우 축소된 지름을 갖고 있음에도 불구하고, 도성분은 삼각형의 단면(이형도 2.0)을 갖고 있고, 이형도 편차도 3.0%로 이형도의 편차가 작은 것이었다. 실시예 1과 비교하면 도성분 A의 지름이 크게 축소되어 있기 때문에 탈해 시에 영향을 받은 것으로 생각되는 나노 섬유가 미량 탈락되어 있었지만, 문제없는 레벨이었다. 결과를 표 2에 나타낸다.

실시예 6

실시예 1에서 사용한 분배 플레이트를 사용하고, 총 토출량 35.0g/min으로 해/도 복합비를 20/80로 해서 방사하고, 얻어진 미연신 섬유를 연신 배율 3.0배로 연신한 것 이외에는 모두 실시예 1에 따라 실시했다.

그 결과, 탈해 후의 혼섬사의 단면 관찰에서는 환단면(이형도 1.0)을 갖는 도성분 B 둘레에 삼각 단면(이형도 2.0)을 갖는 도성분 A가 균등하게 존재하는 것이 확인되었다. 실시예 6의 해도 섬유로부터 얻어지는 혼섬사는 매우 우수한 발색성을 갖고 있어 실시예 1과 비교해도 흰빛이 더 저하되어 매우 심색한 포백을 얻을 수 있었다. 결과를 표 2에 나타낸다.

실시예 7

도성분으로서 실시예 1에서 사용한 PET1과 비교해서 저점도의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET2 용융 점도: 90㎩·s)와, 해성분으로서 5-나트륨술포이소프탈산 5.0몰%를 공중합한 PET(공중합 PET2 용융 점도: 140㎩·s)를 사용하고, 연신 배율을 3.0배로 한 이외에는 모두 실시예 1에 따라 실시했다.

실시예 7에서 얻어진 해도 섬유에는 도성분 지름 3300㎚, 육각형 단면(이형도: 1.3)의 도성분 B 둘레에 도성분 지름 570㎚, 삼각 단면(이형도 2.1)의 도성분 A가 규칙적으로 배치되어 있는 것이었다. 실시예 7의 해도 섬유로부터 얻어지는 혼섬사는 실시예 1과 비교해서 텐션, 탄성이 강하고, 발색성이 우수한 것이었다. 결과를 표 3에 나타낸다.

실시예 8

사용하는 폴리머는 실시예 7에서 사용한 공중합 PET2 및 PET2로 하고, 분배 플레이트의 구멍 배치를 도 7(b)에 나타낸 것 이외에는 모두 실시예 7에 따라 실시했다.

실시예 8에서 얻어진 해도 섬유에는 도성분 지름 3300㎚, 육각형 단면(이형도: 1.2)의 도성분 B 둘레에 도성분 지름 530㎚, 사각 단면(이형도 1.4)의 도성분 A가 규칙적으로 배치되어 있는 것이었다. 결과를 표 3에 나타낸다.

실시예 9

사용하는 폴리머는 실시예 7에서 사용한 공중합 PET2 및 PET2로 하고, 분배 플레이트의 구멍 배치를 도 7(c)에 나타낸 것 이외에 모두 실시예 7에 따라 실시했다. 실시예 9의 분배 플레이트에서는 확대한 분배 구멍[17(c)]은 천설하지 않고, 도성분 B용으로서 분배 구멍[17(a)]을 4구멍 횡방향으로 배열한 것이다.

실시예 9에서 얻어진 해도 섬유에는 도성분 지름 1900㎚, 편평 단면(이형도: 3.8)의 도성분 B 둘레에 도성분 지름 530㎚, 사각 단면(이형도 1.4)의 도성분 A가 규칙적으로 배치되어 있는 것이었다. 실시예 9에 의한 혼섬사는 마이크론 오더의 편평사의 둘레에 사각 단면의 나노 섬유가 존재하고 있는 것이며, 에지 효과에 의해 편지 표면의 마찰 계수가 낮아 보송보송한 감촉인 것에 추가해서, 실질적인 중심사가 편평사이기 때문에 매우 유연하여 종래의 마이크로 섬유나 나노 섬유를 사용한 직편물에서는 얻을 수 없었던 매우 느낌이 좋은 우수한 감촉을 갖고 있는 것이었다. 결과를 표 3에 나타낸다.

실시예 10

실시예 9에서 사용한 분배 플레이트의 설계 사상을 이용하여 확대 분배 구멍은 천설하지 않고, 토출 구멍 1구멍당 도성분용 분배 구멍(구멍 지름: φ0.2㎜)을 1000구멍으로 해서 그룹의 중심부에 도성분 구멍을 500구멍 근접시켜서 천설하고, 그 둘레에 나머지 500구멍을 규칙적으로 배치한 구멍 배치로 한 분배 플레이트를 이용해서 실시예 7의 조건에 따라 실시했다.

실시예 10에서 얻어진 해도 섬유에서는 도성분 지름 4470㎚, 환단면(이형도 1.1)의 도성분 B 둘레에 사각 단면(이형도 1.4), 도성분 지름 495㎚의 도성분 A가 규칙적으로 배치된 심초 구조 단면을 형성하고 있었다. 탈해 후의 도성분 B를 관찰하면 토출 시의 이력으로 생각되는 무수한 요철 부분을 갖는 것이었다. 이 혼섬사에 있어서는 해도 섬유 단계에서의 규칙적인 배치도 도와 도성분 B의 표면에 무수한 도성분 A가 고정된 구조를 갖고 있었다. 도성분 B에 미세한 오목부가 존재하는 것, 및 초부분에 배치된 도성분 A 사이의 공극에 의해 의사적인 다공 구조를 형성하는 것의 상승 효과에 의해 발색성 평가는 매우 우수하고, 심색의 포백인 것에 추가해서 모세관 현상에 의한 우수한 흡수성을 갖는 것이었다. 결과를 표 3에 나타낸다.

비교예 1

일본 특허 공개 2001-192924호 공보에 기재되는 종래 공지의 파이프형 해도 복합 구금(토출 구멍 1구멍당 도수: 500)을 사용하고, 방사 조건 등은 실시예 1에 따라 실시했다. 방사에 관해서는 실 끊김 등도 없어 문제가 없었지만, 연신 공정에서는 단면의 불균일성에 기인하는 실 끊김이 4.5시간의 샘플링 중에 2추에서 보였다. 또한, 제사 후의 해도 섬유의 단면을 관찰하면 도비율을 높임으로써(도비율: 80%), 도성분끼리 융착이 발생했다. 섬유의 복합 단면을 관찰하면 변형된 환단면의 도성분 A(이형도: 1.1 이형도 편차: 13.0%)와, 이 도성분 A가 융착함으로써 발생한 도성분 B(이형도: 3.4 이형도 편차: 17.0%)가 존재한 것이었다.

본 해도 섬유만을 탈해 처리한 결과, 극세 섬유의 탈락이나 편지의 찢어짐 등이 발생했기 때문에 단념하고, 도성분에 이용한 PET1을 이용하고, φ 0.3(L/D=1.5)-12hole의 통상 구금을 이용해서 방사 속도 1500m/min으로 방사한 미연신 섬유를 실시예 1의 조건으로 연신 배율 2.5배로 해서 연신하여 40dtex-12 필라멘트의 PET1로 이루어지는 단독실을 얻어 중심사로 했다. 후혼섬하기 위해서 해도 섬유와 단독사를 함께 롤러를 구비한 권취기에 공급한 결과, 200m/min으로 저속에서의 권취를 행했지만, 공급 롤러나 권취기의 가이드 롤러에 단사가 권취되는 경우가 많은 것이었다(후혼섬사 물성: 섬도 90dtex, 강도 2.2cN/dtex, 신도 24%).

이 후, 혼섬사를 통편지로 하여 탈해를 행한 결과, 극세 섬유와 중심사의 섞임이 나빠 해도 섬유 단독의 경우와 비교하면 개선되는 것의 해도 섬유의 도성분 지름 편차에 기인하는 탈락이 많이 보였다(탈락 판정: ×). 또한, 부분적으로 극세 섬유와 중심사에 치우침이 발생하기 때문에 포백의 부분에서 색조에 농담이 있어 발색성은 나쁜 것이었다(발색성 평가: ×). 또한, 실시예 1에서 실시한 불식성능 평가에 있어서는 오염 제거율은 본 발명의 혼섬사에 뒤떨어지는 것이며, 또한 오염물 및 유리판과의 찰과에 의해 파단된 것으로 추정되는 극세 섬유의 탈락이 확인되었다. 결과를 표 4에 나타낸다.

비교예 2

일본 특허 공개 평 8-158144호 공보에 기재되는 각 성분의 노즐마다 체류부와 배압 부여부를 설치한 해도 구금(도성분용 플레이트 1매: 도수 300, 해성분용 플레이트 1매)을 사용하고, 해/도성분의 복합비가 50/50인 것 이외에는 모두 실시예 1에 따라 실시했다.

비교예 2에서 얻은 실의 복합 단면에 있어서는 도성분의 사이즈가 매우 랜덤하며, 또한 이들이 융착함으로써 큰 도성분을 형성하고 있었다.

비교예 2에서 얻어진 해도 섬유의 평가 결과는 표 4에 나타내는 바와 같지만, 이형도 및 도성분 지름의 분포를 평가해 보면 피크값이 복수 존재하고, 또한 그들의 분포가 연속한 것에서 매우 넓은 분포폭을 갖고 있었다. 또한, 얻어지는 도성분은 간신히 1000㎚ 이하가 되고 있는 것이 존재하고 있었다. 또한, 이와 같이 해도 단면에 있어서의 도성분의 균질성이 낮기 때문에 방사 중 1회의 단사 흐름(끊김), 연신 공정에 있어서는 4추의 실 끊김 추가 있어 제사성이 낮은 것이었다.

비교예 2에서 얻은 해도 섬유를 통편지로하여 탈해한 결과, 도성분 지름 편차가 크기 때문에 탈해 조건이 정해지지 않고, 열화해서 탈락하는 도성분이 다량으로 있었다(탈락 판정: ×). 또한, 부분적으로 파단한 섬유가 혼재하고 있음으로써 포백 표면에서는 걸리는 느낌을 느끼는 것이며, 발색성에 관해서는 섬유 지름이 크고, 랜덤하기 때문에 발색성 평가에서는 ○(양호)이었지만, 포백 표면에서는 스트라이프가 많이 생기는 것이었다. 또한, 비교예 2에서 얻은 섬유에 있어서도 실시예 1에서 실시한 불식성능 평가에 있어서는 오염물 및 유리판과의 찰과에 의해 파단된 것으로 추정되는 극세 섬유의 탈락이 많이 확인되는 것이었다. 결과를 표 4에 나타낸다.

실시예 11

방사 속도를 3000m/min으로 하고, 연신 배율을 3.0배로 한 이외에는 모두 실시예 1에 따라 실시했다.

실시예 11로부터 본 발명의 해도 섬유에서는 그 섬유 단면에 있어서의 도성분의 규칙적인 배열 때문에 제사성이 높고, 총 드래프트(방사+연신)를 실시예 1대비 1.5배로 향상시켰을 경우에 있어서도 실시예 1과 마찬가지로 실 끊김 없이 제사할 수 있는 것을 알 수 있었다. 이것은 실시예 1와 마찬가지의 총 드래프트인 비교예 1 및 비교예 2에서 실 끊김이 확인된 것을 고려하면 이 높은 제사성은 본 발명의 우수한 효과 중 하나인 것을 알 수 있다. 또한, 결과를 표 5에 나타냈지만 실시예 11에서는 복합 방사로서는 비교적 가혹한 제사 조건이었음에도 불구하고, 실시예 1과 동등한 역학 특성을 갖고 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 실시예 11에서는 본 발명의 혼섬사를 형성하는 폴리머가 N6인 경우에도 혼섬사의 단면의 구성, 균질성, 및 후가공성에 관해서도 실시예 1과 동등한 성능을 갖고 있었다. 결과를 표 5에 나타낸다.

실시예 12

실시예 1과 비교해서 토출 구멍 1구멍당 도성분 A용 분배 구멍을 100구멍(구멍 지름: φ0.2㎜), 도성분 B용 분배 구멍을 10구멍(구멍 지름: φ0.65㎜)으로 하고, 구금당 그룹 수를 100으로 변경한 분배 플레이트와, φ0.3㎜(L/D=1.5)의 토출 구멍이 100개 천설된 토출 플레이트를 사용한 것 이외에는 모두 실시예 1에 따라 실시했다.

실시예 12에서도 실시예 1과 동등한 제사성을 갖고 있어 방사 공정 및 연신 공정에서 단사 끊김 등의 문제없이 제사할 수 있었다. 일반적으로 토출량을 일정한 채로 필라멘트 수를 증가시키면 해도 섬유의 단사 섬도가 저하되기 때문에 제사성으로서는 악화되는 경향이 있다. 그러나, 실시예 12에서는 도성분 A와 도성분 B가 규칙 바르게 배치되어 있는 효과에 의해 실시예 1 대비 1/6 이하의 세섬도로 해도 안정된 제사성이 확보되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 12에서는 본 발명의 혼섬사를 형성하는 폴리머가 PBT의 경우에도 혼섬사의 단면의 구성, 균질성, 및 후가공성은 실시예 1과 동등한 성능을 갖고 있었다. 결과를 표 5에 나타낸다.

실시예 13

도성분은 나일론 6(N6 용융 점도: 190㎩·s), 해성분을 폴리락트산(PLA 용융 점도: 95㎩·s)으로 하고, 방사 온도 260℃, 연신 배율은 2.5배로 한 이외에는 모두 실시예 1에 따라서 실시했다.

실시예 13에서 채취한 해도 섬유는 규칙 바르게 배치된 N6(도성분)이 응력을 담당함으로써 해성분이 PLA이어도 양호한 제사성을 나타내는 것이었다. 또한, 해성분이 PLA의 경우이어도 단면의 구성, 균질성, 및 후가공성에 관해서도 실시예 1과 동등한 성능을 갖고 있었다. 결과를 표 6에 나타낸다.

실시예 14

도성분을 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT 용융 점도: 120㎩·s)로 하고, 해성분을 실시예 13에서 사용한 PLA(용융 점도: 110㎩·s)로 하고, 방사 온도 255℃, 방사 속도 1300m/min으로 방사했다. 또한, 연신 배율 3.2로 하고, 기타 조건은 모두 실시예 1에 따라 실시했다.

실시예 14에서는 문제없이 방사 및 연신 가능하며, 또한 도성분이 PBT인 경우에도 단면의 구성, 균질성, 및 후가공성에 관해서도 실시예 1과 동등의 성능을 갖고 있었다. 결과를 표 6에 나타낸다.

실시예 15

도성분을 폴리페닐렌술파이드(PPS 용융 점도: 180㎩·s)로 하고, 해성분을 실시예 1에서 사용한 PET를 220℃에서 고상 중합해서 얻은 고분자량 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET3 용융 점도: 240㎩·s)로 하고, 방사 온도 310℃로 해서 방사했다. 또한, 미연신 섬유를 90℃, 130℃, 및 230℃의 가열 롤러 사이에서 총연신 배율 3.0배로 해서 2단 연신한 이외에는 모두 실시예 1에 따라 실시했다.

실시예 15에서는 문제없이 방사 및 연신 가능하며, 또한 도성분이 PPS인 경우에도 단면의 구성, 균질성, 및 후가공성에 관해서도 실시예 1과 동등한 성능을 갖고 있었다. 실시예 15의 해도 섬유는 그 자체로도 높은 내약품성을 갖는 필터로서 활용할 수 있지만, 고성능(고진애 포착 성능) 필터에 대한 가능성을 확인하기 위해서 5중량% 수산화나트륨 수용액 중에서 해성분을 99% 이상 탈해 처리했다. 이 혼섬사에서는 도성분이 PPS이기 때문에 내알카리성이 높고, 섬유 지름이 큰 PPS 섬유가 지지체가 되어 그 둘레에 PPS 나노 섬유가 존재하는 고성능 필터에 이용하는 데에 적합한 구조를 갖고 있었다. 결과를 표 6에 나타낸다.

본 발명에 의한 해도 섬유는 우수한 품질 안정성 및 후가공성으로 고기능 포백을 제조하기 위해서 이용 가능하다.

1: 도성분 2: 외접원
3: 내접원 4: 도성분 A
5: 도성분 B 6: 해성분
7: 도성분 A의 이형도 분포 8: 도성분 A의 이형도 피크값
9: 도성분 A의 이형도 분포폭 10: 도성분 B의 이형도 분포
11: 도성분 B의 이형도 피크값 12: 도성분 B의 이형도 분포폭
13: 도성분 A의 도성분 지름 분포 14: 도성분 A의 도성분 지름 피크값
15: 도성분 A의 도성분 지름 분포폭 16: 도성분 B의 도성분 지름 분포
17: 도성분 B의 도성분 지름 피크값 18: 도성분 B의 도성분 지름 분포폭
19: 도성분 간 거리 20: 계량 플레이트
21: 분배 플레이트 22: 토출 플레이트
23: 계량 구멍 23-(a): 폴리머 A·계량 구멍
23-(b): 폴리머 B·계량 구멍 24: 분배 홈
24-(a): 폴리머 A·분배 홈 24-(b): 폴리머 B·분배 홈
25: 분배 구멍 25-(a): 폴리머 A·분배 구멍
25-(b): 폴리머 B·분배 구멍 25-(c): 폴리머 A·확대 분배 구멍
26: 토출 도입 구멍 27: 축소 구멍
28: 토출 구멍 29: 환상 홈

Claims (7)

1. 0.2 이상의 이형도 차를 나타내는 2종류 이상의 다른 단면 형상을 갖는 도성분이 동일 섬유 단면 내에 존재하는 해도 섬유에 있어서,
   적어도 1종류의 도성분은 이형도가 1.2~5.0이며, 이형도 편차가 1.0~10.0%이고,
   상기 적어도 1종류의 도성분과 다른 단면 형상을 갖는 도성분은 섬유 지름이 1000~4000nm인 복수의 도성분이 서로 이웃하지 않고 배치되어 있고, 상기 복수의 도성분 간 거리 편차가 1.0~20.0%인 것을 특징으로 하는 해도 섬유.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 적어도 1종류의 도성분은 도성분 지름이 10~1000㎚이며, 도성분 지름 편차가 1.0~20.0%인 것을 특징으로 하는 해도 섬유.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 2종류 이상의 다른 단면 형상을 갖는 도성분에 있어서 도성분 지름차가 300~3000㎚인 것을 특징으로 하는 해도 섬유.
5. 제 1 항에 있어서,
   이형도가 1.2~5.0이며, 이형도 편차가 1.0~10.0%이며, 도성분 지름이 10~1000㎚인 하나의 도성분(A)이 도성분 지름이 1000~4000㎚인 다른 도성분(B)의 주위에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 해도 섬유.
6. 제 1 항에 기재된 해도 섬유의 해성분을 제거해서 얻어지는 것을 특징으로 하는 혼섬사.
7. 적어도 제 1 항에 기재된 해도 섬유 또는 제 6 항에 기재된 혼섬사로 이루어지는 것을 특징으로 하는 섬유 제품.

Images