KR102061153B1 - 복합 구금 및 복합 섬유, 복합 섬유의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도 성분의 밀도가 높아도 해 폴리머의 용출이 용이한 해도 섬유를 갖는 복합 섬유의 제공 및 상기 복합 섬유를 제조하기 위해 바람직한 구금을 제공하는 것을 과제로 한다. 본 발명의 복합 섬유는 해도 영역(42) 및 해 성분 영역(44)을 갖고, 해 성분 영역(44)은 해도 영역(42)에는 끼어 있고, 특정 이상의 폭을 갖는 것이다. 본 발명의 복합 구금은 해 토출 구멍으로부터 형성되는 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군과 해도 토출 구멍군으로 형성되어 있는 토출 구멍 집합체를 갖는 토출 판을 갖는다.

Description

복합 구금 및 복합 섬유, 복합 섬유의 제조 방법{COMPOSITE SPINNERET, CONJUGATED FIBER, AND PROCESS FOR MANUFACTURING CONJUGATED FIBER}

본 발명은 2종류 이상의 폴리머로 구성되는 복합 폴리머류를 토출하기 위한 복합 구금 및 이 복합 구금을 사용한 복합 방사기에 의해 용해 방사를 행해 얻어진 복합 섬유, 복합 섬유의 제조 방법에 관한 것이다.

2종류 이상의 폴리머를 조합함으로써, 단일 성분의 폴리머로는 불충분한 성능을 보완하거나, 또한 전혀 새로운 기능을 부여하는 복합 섬유가 용도의 다양화에 의해 수많이 개발되었다.

복합 섬유의 1개인 해도 복합 섬유는 단면 관찰에 있어서, 조성이 다른 2종류 이상의 폴리머가 상 분리되어 있고, 어느 종의 폴리머가 다른 폴리머 중에 분산되고, 전자의 폴리머가 도, 후자의 폴리머가 해로 보이는 섬유이다. 이하 전자의 폴리머를 「도 폴리머」, 후자의 폴리머를 「해 폴리머」라고 하는 경우가 있다.

그리고 용해 방사해서 해도 복합 섬유를 제조한 후에, 이용출 성분인 해 폴리머를 용출함으로써, 난용출 성분인 도 폴리머만이 잔존하여 단섬유의 실직경이 나노미터 오더의 극세 섬유를 얻는 것이 가능해진다. 의료 용도에서는 일반 섬유에서는 얻을 수 없는 유연한 감촉이나, 매끄러움이 발현되고, 인공 피혁이나 신감촉 텍스타일 등에 적용할 수 있다. 또한, 섬유 간격이 치밀하게 되는 점을 이용하여, 고밀도 직물로서 방풍성이나 발수성을 필요로 하는 스포츠 의료에도 사용되고 있다. 또한, 산업 자재 용도로는 비표면적이 증대하고, 진애 포집성이 높은 것에 의한 고성능 필터 등으로의 적용이나, 또한 극세 섬유가 미세한 홈에 들어가 오염을 닦아내는 것에 의한 정밀 기기 등의 와이핑 클로쓰(wiping cloth)나 정밀 연마천 등에도 적용이 가능해 진다.

일반적으로, 복합 구금으로 복합 폴리머류를 형성하고, 이것에 의해 복합 섬유를 제조하는 방법을 복합 방사법이라고 하고, 폴리머끼리의 용융 혼련으로 제조하는 방법을 폴리머 알로이법이라고 한다.

폴리머 알로이법에서는 복합 방사법과 동일하게 극세 섬유의 제조는 가능하지만, 섬유 직경의 제어에는 한계가 있고, 균일한 극세 섬유를 얻는 것이 곤란하다. 그것에 대해 복합 방사법은 복합 구금으로 2종 이상의 폴리머로 이루어지는 복합 폴리머류를 형성하고, 정밀하게 복합 구조를 제어하는 것이 가능하다. 이 때문에, 고밀도한 실단면 형태를 균일하게 형성할 수 있는 점에 있어서, 폴리머 알로이법보다도 우위성이 높다.

이 복합 방사법에 있어서, 안정적인 실단면 제어를 가능하게 하기 위해서는 복합 구금 기술이 중요하다. 이 때문에, 종래부터 여러가지 제안이 행해지고 있다.

해도 복합 섬유에 관한 복합 구금 기술을 크게 둘로 분류하면, 파이프 방식 구금 기술과 분배 방식 구금 기술로 이루어진다.

파이프 방식 구금의 대표적인 예는 특허문헌 1에 개시되어 있다. 도 15에 특허문헌 1의 복합 구금의 부분 확대 종단면도를 나타내고 있다. 또한, 각 도면에 있어서, 설명 완료의 도면에 대응하는 동일한 부호의 부재가 존재하는 경우에는 설명을 생략하는 경우가 있다.

도 15에 나타낸 파이프 방식 구금은 해 폴리머 도입 유로(21)와 도 폴리머 도입 유로(22)와 파이프(20)와 해 폴리머 분배 실(23)을 설치한 분배 장치(1)와 복합 폴리머 토출 구멍(15)을 형성한 토출 판(2)과 구금 토출 구멍(6)을 형성한 축류 판(3)에 의해 구성되어 있다.

이 구금에 있어서는 이용출 성분의 해 폴리머는 해 폴리머 도입 유로(21)로부터 해 폴리머 분배 실(23)로 안내되고, 파이프(20)의 외주를 충만한다. 한편, 난용출 성분의 도 폴리머는 도 폴리머 도입 유로(22)로부터 파이프(20)로 안내되고, 파이프(20)로부터 토출된다. 이 파이프(20)로부터 토출된 도 폴리머는 해 폴리머 분배 실(23)에 충만된 해 폴리머에 삽입되는 것이 되고, 해 폴리머가 도 폴리머를 피복한 복합 폴리머류를 형성한다. 그 후, 이 복합 폴리머류는 복합 폴리머 토출 구멍(15)을 지나 복합 폴리머류끼리가 합류하고, 구금 토출 구멍(6)으로부터 토출됨으로써 해도 단면을 갖는 복합 섬유가 된다.

이상과 같은 파이프 방식 구금에 있어서, 단위 면적당 파이프(20)의 개수를 가공 한계까지 높임으로써, 해도 복합 섬유의 단면에 있어서, 도 성분의 수가 많아지고, 해 폴리머 용출 후의 극세 섬유의 개수를 증가시킬 수 있거나 극세 섬유의 섬유 직경을 축소화할 수 있다. 그러나, 파이프(20)의 개수를 높인 경우에는 파이프간 거리가 좁아짐으로써, 해 폴리머가 파이프(20)의 중심부까지 침입할 수 없어 해 폴리머의 분배성이 악화한다. 이 때문에, 도 폴리머가 해 폴리머에 의해 피복되지 않는 부분이 발생되어 특히 높은 도 폴리머 비율로 방사한 경우에는 도 폴리머끼리의 합류가 발생하는 경우가 있다. 이 해소를 위해서는 파이프(20)의 배치를 최적화하고, 해 폴리머의 분배성을 높일 필요가 있고, 이 해결책의 대표예가 특허문헌 2 및 특허문헌 3에 개시되어 있다.

도 17은 특허문헌 2 및 특허문헌 3에 채용되어 있는 토출 판의 부분 확대 평면도이다.

도 17의 토출 판에서는 복합 폴리머 토출 구멍(15)을 갖고, 파이프(20)를 배치하지 않는 해 폴리머 진입 유로(11)(이 부분에는 토출 구멍은 없다)를 설치함으로써, 토출 구멍의 수가 증가해도 해 폴리머의 분배성을 양호하게 하고, 복합 폴리머 토출 구멍군 전체에 불균일 없이 폴리머를 공급하는 것을 가능하게 하고 있다. 이 때문에, 복합 폴리머 토출 구멍군의 중심부에 있어서도 도 폴리머간에 해 폴리머가 존재하는 것이 되고, 도 폴리머의 합류를 억제하는 것이 가능해진다. 따라서, 특허문헌 2 또는 특허문헌 3의 구금 기술에 있어서는 파이프 방식 구금이어도 비교적 도 수가 많은 해도 복합 섬유를 얻는 것이 가능해진다.

한편, 도 수의 증가를 고려한 경우에는 분배 방식 구금은 유효한 기술이다. 그 대표적인 예로서, 특허문헌 4가 열거된다. 도 16은 특허문헌 4에 개시된 형상의 토출 판의 부분 확대 평면도이다.

도 16에서는 토출 판에 형성된 어떤 도 토출 구멍(13)을 기준으로 한 경우, 그 도 토출 구멍(13)에 가장 짧은 중심간 거리로 인접하는 도 토출 구멍(13a)과 기준의 도 토출 구멍(13)의 2개의 공통 외접선(30)으로 둘러싸인 영역내에 적어도 해 토출 구멍(12)의 일부가 존재하도록 각 토출 구멍이 배치된 구성으로 되어 있다. 이 때문에, 도 16의 토출 판에 있어서는 도 폴리머간에 강제적으로 해 폴리머가 배치되는 것이 되고, 도 토출 구멍(13)과 도 토출 구멍(13a)으로부터 토출된 도 폴리머의 합류를 방지할 수 있다. 따라서, 인접하는 도 토출 구멍(13)을 가공 한계 레벨로까지 가까이 한 경우에도, 도 폴리머의 합류를 방지할 수 있기 때문에 토출 도입 구멍의 단면적당 도 폴리머가 토출되는 토출 구멍의 수를 보다 많이 할 수 있다.

이상과 같이 종래의 구금 기술에 있어서도 여러가지로 개량이 가해짐으로써 도 수가 많은 해도 복합 섬유를 제조하는 것이 가능해지고, 작금에서는 이 도 수에 따라서 폴리머를 다수로 분할함으로써, 상기한 바와 같이, 섬유 직경이 나노 오더의 나노 화이버조차 채취가 가능하게 되고 있다. 그러나, 특허문헌 1∼특허문헌 4에서 열거되는 기술에 있어서, 단순하게 구멍 충전 밀도 등을 증대한 경우에는 해도 복합 섬유의 단면에 있는 도 성분끼리의 거리가 짧아진다. 이 때문에, 극세 섬유를 제조하기 위한 해 폴리머를 용제로 용출하는 공정에 있어서, 용제에 의해 용해된 해 폴리머가 도 폴리머 사이 또는 극세 섬유 사이에서 효율적으로 배출되지 않게 되어 해 폴리머의 용출의 효율이 저하하는 경우가 있다. 따라서, 해 폴리머를 완전하게 용출하는 시간이 증대하고, 특히 나노 화이버 등을 얻고자 하는 경우에는 나노 화이버의 열화나 나노 화이버끼리가 응집하는 등, 나노 화이버에 기대되는 기능이 얻어지지 않는 등의 과제가 있었다.

일본 특허공개 2001-192924호 공보 일본 특허공개 2009-91680호 공보 일본 특허공표 2012-518100호 공보(미국 특허출원공개 제2010/205926호 명세서) 일본 특허공개 2011-208313호 공보

이상과 같이, 도 토출 구멍의 구멍 충전 밀도를 높인 복합 구금에 의한 해도 복합 섬유의 제조 방법이 갈망되고 있었다. 그러나, 상기한 바와 같이, 해 폴리머의 용출 시에 해 폴리머의 용출 불량이 발생하기 때문에, 그것을 감소시킨다고 하는 과제가 남아 있어 극세 섬유의 제조에 걸림돌이 되어 왔다. 이 때문에, 이 문제를 해결하는 것은 공업 상, 중요한 의미를 갖는 것이다. 따라서, 본 발명의 과제는 해 폴리머의 용출 시에 해 폴리머의 용출의 효율이 양호한 해도 복합 섬유를 제공하는 것이고, 또한 상기 해도 복합 섬유의 제조에 바람직한 복합 구금을 제공하는 것에 있다.

상기 문제를 해결하기 위해서, 본 발명의 해도 복합 섬유, 해도 복합 섬유의 제조 방법 및 복합 구금은 다음과 같은 구성을 갖는다.

(1) 해 성분 및 도 성분을 갖는 복합 섬유로서,

복합 섬유의 단면 관찰에 있어서,

해 성분 중에 복수의 도 성분이 배치된 해도 영역과,

해 성분만으로 형성되고, 해도 영역에 의해 끼워져 있는 1개 또는 2개 이상의 해 성분 영역을 갖고,

상기 해 성분 영역의 폭(H)은 상기 해도 영역내에 존재하고 또한 인접하는 도 성분끼리의 거리(W)의 최대값보다 큰 복합 섬유.

(2) 상기 해 성분 영역은 상기 복합 섬유의 표층으로부터 내부 방향으로 통하고 있는 상기 복합 섬유.

(3) 상기 해도 영역의 도 성분이 규칙적으로 배치되어 있는 상기 어느 하나의 복합 섬유.

(4) 상기 해도 복합 섬유의 단면 관찰에 있어서, 해 성분 영역의 길이(L)와 복합 섬유의 직경(D)의 비(L/D)는 0.25 이상인 것을 상기 어느 하나의 복합 섬유.

(5) 상기 해도 복합 섬유의 단면 관찰에 있어서, 해 성분 영역의 폭(H)은 도 성분의 최대 직경(d)보다 큰 상기 어느 하나의 복합 섬유.

(6) 단면 관찰에 있어서, 적어도 한개의 해 성분은, 해 성분 영역의 폭(H)이 도 성분의 최대 직경(d)보다 크고, 해 성분 영역의 폭(H) 이상이 되는 해 성분 영역의 길이(L)가, 복합 섬유의 직경(D)의 1/4 이상인 상기 복합 섬유.

(7) 단면 관찰에 있어서, 해 성분 영역의 폭(H)과 복합 섬유의 직경(D)이 하기 식을 만족하는 상기 어느 하나의 복합 섬유.

0.001 < H/D < 0.2

(8) 단면 관찰에 있어서, 복합 섬유의 단면적(Ac)과 해 성분 영역의 면적의 합계(As)가 하기 식을 만족하는 상기 어느 하나의 복합 섬유.

0.05 ≤ As/Ac ≤ 0.35

(9) 단면 관찰에 있어서, 해 성분 영역이 십자형인 상기 어느 하나의 복합 섬유.

(10) 상기 어느 하나의 복합 섬유로부터 해 폴리머를 용출하는 공정을 갖는 극세 섬유의 제조 방법.

(11) 상기 어느 하나의 섬유를 포함하는 섬유 제품.

(12) 상기 제조 방법으로 얻어진 극세 섬유를 포함하는 섬유 제품.

(13) 도 폴리머와 해 폴리머로 구성되는 복합 폴리머를 토출하기 위한 복합 구금이고 하기 <1> 및 <2>의 요건을 만족하는 복합 구금.

<1> 복합 구금은 각 폴리머를 분배하는 분배 장치와,

상기 분배 장치의 폴리머 방출 경로 방향의 하류측에 위치하고, 복수의 해 토출 구멍과, 복수의 도 토출 구멍 및 복수의 복합 폴리머 토출 구멍에서 선택되는 적어도 1종 이상의 토출 구멍을 갖는 토출 판과,

상기 토출 판의 폴리머 방출 경로 방향의 하류측에 위치하고,

상기 해 토출 구멍 및 상기 도 토출 구멍,

상기 해 토출 구멍 및 상기 복합 폴리머 토출 구멍,

및 상기 해 토출 구멍, 상기 도 토출 구멍 및 상기 복합 폴리머 토출 구멍의 조합 중 어느 하나에서 선택되는 토출 구멍의 조합의 토출 구멍에 연통한 토출 도입 구멍을 갖는 축류 판으로 구성되어 있는 것.

<2> 상기 토출 판은 복수의 토출 구멍으로 구성되는 토출 구멍 집합체를 갖고, 상기 토출 구멍 집합체는 상기 해 토출 구멍으로부터 형성되는 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군과 (i)∼(v) 중 어느 하나로 형성되는 적어도 하나 이상의 해도 토출 구멍군으로 구성되어 있는 것.

(i) 상기 해 토출 구멍과 상기 도 토출 구멍

(ii) 상기 복합 폴리머 토출 구멍

(iii) 상기 해 토출 구멍과 상기 복합 폴리머 토출 구멍

(iv) 상기 도 토출 구멍과 상기 복합 폴리머 토출 구멍

(v) 상기 해 토출 구멍과 상기 도 토출 구멍과 상기 복합 폴리머 토출 구멍

(14) 하기 <3>의 요건을 더 만족하는 상기 복합 구금.

<3> 상기 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군은 상기 토출 구멍 집합체의 외주에서 내부로 향하고, 상기 해도 토출 구멍군의 일부를 양측에 끼우는 형태로 연속적으로 배치되어 있는 것.

(15) 상기 분배 장치는 복수의 복합 폴리머 토출 구멍을 갖는 것이고, 분배 구멍과 분배 홈, 또는 적어도 일방이 형성된 분배 판이 1매 이상 적층되어서 구성되고, 상기 분배 구멍 또는 상기 분배 홈은 상기 토출 판의 상기 해 토출 구멍, 상기 도 토출 구멍 및 상기 복합 폴리머 토출 구멍에서 선택되는 1종 이상의 토출 구멍에 연통하고 있는 상기 어느 하나의 복합 구금.

(16) 상기 분배 장치는 복수의 복합 폴리머 토출 구멍을 갖는 것이고,

상기 토출 판의 상기 복합 폴리머 토출 구멍과 일대일로 대응한 위치에 설치되고,

상기 도 폴리머를 폴리머 토출 구멍에 공급하기 위한 복수의 파이프와,

해 폴리머를 공급하기 위한 해 폴리머 도입 유로와,

해 폴리머 도입 유로에 연통하고 상기 복수의 파이프를 둘러싸도록 설치된 해 폴리머 분배 실을 갖고,

상기 토출 판의 상기 복합 폴리머 토출 구멍은 상기 파이프 및 상기 해 폴리머 분배 실에 연통하고 있는 상기 어느 하나의 복합 구금.

(17) 상기 토출 구멍 집합체의 일부를 형성하는 해 토출 구멍이 n각 격자의 각 정점에 배치되고, 상기 토출 구멍 집합체의 일부를 형성하는 도 토출 구멍이 n각 격자의 중심 위치에 배치되고, 상기 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군을 형성하는 상기 해 토출 구멍에 가장 근접한 상기 해 토출 구멍 또는 상기 도 토출 구멍과 의 중심간 거리를 반경으로 하는 가상 원주선 상에 m개 이하의 상기 도 토출 구멍이 배치되고, n 및 m이 (x)∼(xii) 중 어느 하나의 요건을 만족하는 상기 어느 하나의 복합 구금.

(x) n=6, m=2

(xi) n=4, m=3

(xii) n=3, m=5

(18) 상기 토출 구멍 집합체의 외접원을 반경(R)으로 하고, 상기 외접원의 외주로부터, 중심으로부터 0.5R 이하의 반경을 갖는 원의 내측까지, 상기 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군이 상기 해도 토출 구멍군에 의해 양측에 끼워지는 형태로 연속적으로 배치되어 있는 상기 어느 하나의 복합 구금.

(19) 상기 어느 하나의 복합 섬유의 제조용인 상기 어느 하나의 복합 구금.

(20) 상기 어느 하나의 복합 구금을 사용한 방사기의 상기 복합 구금에 도 폴리머 및 해 폴리머를 투입하고, 도 폴리머 및 해 폴리머를 복합 구금에서 토출 시켜 방사하는 공정을 포함하는 복합 섬유의 제조 방법.

(21) 제조되는 복합 섬유가 상기 어느 하나의 복합 섬유인 상기 복합 섬유의 제조 방법.

또한, 본 발명에서 사용하는 용어의 의의는 이하와 같다.

「분배 구멍」이란 복수의 분배 판의 조합에 의해 구멍이 형성되고, 폴리머의 방출 경로 방향으로 폴리머를 분배하는 역할을 하는 것을 말한다.

본 발명에서 「분배 홈」이란 복수의 분배 판의 조합에 의해 홈이 형성되고, 폴리머의 방출 경로 방향에 수직한 방향으로 폴리머를 분배하는 역할을 하는 것을 말한다. 여기서, 분배 홈은 가늘고 긴 구멍이어도 좋고, 가늘고 긴 홈이 파여 있어도 좋다.

본 발명에 있어서, 「폴리머 방출 경로 방향」이란 각 폴리머가 분배 장치로부터 구금 토출 구멍까지 흐르는 주된 방향을 말한다.

「복합 폴리머 토출 구멍」이란 도 폴리머와 해 폴리머가 심초, 사이드 바이 사이드, 층상, 해도상 또는 원주상으로 합류한 복합 폴리머가 토출되는 토출 구멍을 말한다.

「구멍 충전 밀도」란 도 토출 구멍의 수와 복합 폴리머 토출 구멍의 수의 합을 토출 도입 구멍의 단면적의 합으로 나눔으로써 구한 값을 말한다. 또한, 본 발명에 있어서, 도 토출 구멍만의 경우도 있고, 또한 복합 폴리머 토출 구멍만의 경우가 있다. 섬유 단면 관찰에 있어서의 「직경」이란 직경이 정의되어야 할 도형이 원이 아닌 경우에는 그 도형의 면적과 같은 면적의 원의 직경을 말한다. 단, 해 폴리머를 제거하고, 도 폴리머만이 남은 섬유에 대해서는 섬유 단면의 외접원의 직경을 말한다.

섬유 단면 관찰에서의 도형의 「중심」이란 중심 위치를 의미한다.

본 발명에서 「탈해」란 복합 섬유의 해 폴리머를 용제로 용출하는 것을 말한다.

(발명의 효과)

본 발명의 복합 섬유에 의하면, 복합 섬유의 단면적당 도 성분의 수가 많아도, 용이하게 해 폴리머를 용제에 의해 효율적으로 용출할 수 있고, 매우 가는 극세 섬유를 얻을 수 있다. 그리고, 본 발명의 복합 구금에 의하면, 상기 복합 섬유를 용이하게 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 사용되는 복합 구금의 개략 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 사용되는 복합 구금, 방사 팩 및 냉각 장치 주변의 개략 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 사용되는 토출 판의 부분 확대 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 사용되는 토출 판의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 사용되는 토출 판의 부분 확대 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 사용되는 토출 판의 부분 확대 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태에 사용되는 토출 판의 부분 확대 평면도이다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 사용되는 토출 판의 부분 확대 평면도이다.
도 9는 본 발명의 실시형태에 사용되는 토출 판의 부분 확대 평면도이다.
도 10은 본 발명의 실시형태에 사용되는 복합 구금의 개략 종단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시형태에 사용되는 토출 판의 부분 확대 평면도이다.
도 12는 본 발명의 실시형태에 사용되는 토출 판의 부분 확대 평면도이다.
도 13은 본 발명의 일례인 복합 섬유의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 일례인 복합 섬유의 단면도이다.
도 15는 종래 예의 복합 구금의 부분 확대 종단면도이다.
도 16은 종래 예의 토출 판의 부분 확대 평면도이다.
도 17은 종래 예의 토출 판의 부분 확대 평면도이다.
도 18은 본 발명의 다른 실시형태에 사용되는 토출 판의 부분 확대 평면도이다.
도 19는 본 발명의 복합 섬유 단면의 부분 확대도이다.
도 20은 본 발명의 일례인 복합 섬유의 단면도이다.
도 21은 본 발명의 일례인 복합 섬유의 단면도이다.
도 22는 본 발명의 일례인 복합 섬유의 단면도이다.
도 23은 본 발명의 일례인 복합 섬유의 단면도이다.
도 24는 본 발명의 일례인 복합 섬유의 단면도이다.
도 25는 본 발명의 일례인 복합 섬유의 단면도이다.
도 26은 본 발명의 일례인 복합 섬유의 단면도이다.
도 27은 종래의 복합 섬유의 일례의 단면도이다.
도 28은 본 발명의 실시형태에 사용되는 토출 판의 부분 확대 평면도이다.
도 29는 본 발명의 실시형태에 사용되는 토출 판의 부분 확대 평면도이다.
도 30은 본 발명의 실시형태에 사용되는 토출 판의 부분 확대 평면도이다.
도 31은 본 발명의 실시형태에 사용되는 토출 판의 부분 확대 평면도이다.
도 32는 본 발명의 실시형태에 사용되는 토출 판의 부분 확대 평면도이다.
도 33은 본 발명의 실시형태에 사용되는 토출 판의 부분 확대 평면도이다.
도 34는 본 발명의 실시형태에 사용되는 토출 판의 부분 확대 평면도이다.
도 35는 본 발명의 실시형태에 사용되는 토출 판의 부분 확대 평면도이다.
도 36은 본 발명의 실시형태에 사용되는 토출 판의 부분 확대 평면도이다.

이하, 본 발명에 대해서, 바람직한 실시형태와 함께 상세히 설명한다.

본 발명의 복합 섬유는 도 13에 예시하는 바와 같이, 해 성분(41) 중에 도 성분(43)이 배치된 해도 영역(42)과, 해 성분(41)만으로 형성되는 해 성분 영역(44)이 존재하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에서 말하는 해 성분 영역(44)은 도 13에 나타낸 바와 같이 해 폴리머만으로 형성되어 있고, 상기 해 성분 영역의 폭(H)이 해도 영역내에 존재하고, 또한 인접하는 도 성분끼리의 거리의 최대값보다도 큰 영역을 의미한다. 본 발명의 복합 섬유에 있어서는 이 해 성분 영역이 복합 섬유의 해도 영역에 의해 끼워진 상태로 존재하고, 단면 관찰에 있어서 1개 또는 2개 이상 존재한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 복합 섬유는 극세 섬유를 제조하는 것을 목적의 하나로 하고 있고 이 구조로 하는 것은 도 충전 밀도를 증가시켜도 해 폴리머의 용출 처리의 효율이 저하하지 않도록 하기 위해서이다. 종래의 해 성분에 도 성분이 다수 배열된 복합 단면에서는 당연히 용제에 의한 처리가 복합 섬유의 외층으로부터 서서히 진행해간다. 복합 섬유의 내부까지 해 폴리머의 용출 처리가 도달할때까지, 도 성분까지도 용제의 영향을 받는다. 그 때문에 얻어지는 극세 섬유는 현저하게 품위가 저하되거나 탈해가 완료되지 않는 등의 문제가 있었던 것이다.

그래서, 본 발명의 복합 섬유와 같이, 단면 관찰에 있어서, 해 폴리머만으로 이루어지는 해 성분 영역을 형성하는 것에 착상했다. 즉, 본 발명의 복합 섬유에 있어서는 복합 섬유의 해 폴리머를 용출할 때에 용제가 해도 영역에 존재하는 해 폴리머를 용해하는 것 보다도 빠르게 해 성분 영역의 해 폴리머가 용출된다. 이 때문에, 용제가 복합 섬유의 중심에까지 빠른 시기에 도달하기 때문에 해 폴리머의 용출 시간을 단축할 수 있는 것이다.

여기서 말하는 해도 영역에서의 인접하는 도 성분끼리의 거리(도 성분간 거리; W) 및 해 성분 영역의 폭(H)은 이하와 같이 구할 수 있다.

즉, 복합 섬유를 에폭시 수지 등의 포매제로 포매하고, 이 횡단면을 마이크로톰으로 절삭한 후, 그 절삭면을 주사형 전자현미경(SEM)으로 단면 전체를 관찰할 수 있는 배율로 촬영한다. 이 때, 금속 화합물로 염색을 실시하면, 도 성분과 해 성분의 콘트라스트 차를 분명히 할 수 있다. 무작위로 선정한 복합 섬유 10개 이상의 단면 화상으로부터 화상 처리 소프트를 이용하여 해 성분 영역의 폭을 측정할 수 있다. 여기서 말하는 도 성분간 거리 및 해 성분 영역의 폭이란, 화상으로부터 섬유축에 대하여 수직 방향의 단면을 절단면으로 하고, 이 절단면의 화상에 표현되는 도 성분끼리의 거리 및 해 성분 영역의 폭을 의미한다. 이 도 성분간 거리란, 해도 영역내에서 인접하는 2개의 도 성분에 대해서, 어떤 도 성분과 다른 도 성분간의 거리의 최소값을 말한다. 해 성분의 폭은 이하와 같이 산출한다. 해 성분 영역과 해도 성분 영역의 경계선을 상정한다. 경계선을 구성하는 점을 상정하고, 각각의 점에서 반대 방향의 해도 성분과의 해도 영역의 경계선으로의 최단 거리를 구한다.

이 도 성분간 거리 및 해 성분 영역의 폭은 모두 ㎛ 단위이고 소수점 둘째 자리까지 측정하고, 소수점 둘째 자리를 반올림하는 것이다. 이상의 조작을 각각 무작위로 추출된 10개소 이상에서 행했다. 도 성분 거리에 관해서는 측정된 값의 평균값을 채용했다.

이상과 같은 단면 관찰에 있어서, 해 성분 영역이 큰 폭을 가져서 존재하는 경우에는 해 폴리머의 용출 처리의 초기 단계에 있어서, 복합 섬유의 측면으로부터 중심부를 향해 크랙이 형성하고, 용제가 복합 섬유의 내부에 침입하기 쉬워진다. 또한, 이 형성된 크랙은 복합 섬유의 내부까지 크게 전파되어 복합 섬유를 분할할 수 있다. 이렇게 복합 섬유가 복수로 분할되면, 해 폴리머의 용출 처리할 때의 용제에 폭로되는 복합 섬유의 비표면적이 증가하고, 해 폴리머의 용출 속도가 상승하여 바람직하다. 여기서 말하는 비표면적이란 섬유 질량당의 표면적을 의미한다.

이러한 현상이 발현되는 기준으로서는 해 성분 영역의 폭(H)과 복합 섬유의 직경(D)이 0.001 < H/D <0.2을 만족하고 있는 관계로 되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 범위가 되면 액류 염색기 등의 유액내에서 해 폴리머의 용출 처리를 행할 때에는 처리시에 액류에 의해 복합 섬유가 물리적인 자극을 받음으로써, 일단 형성된 크랙이 해 폴리머의 용출 처리의 진행에 따라 확대된다. 또한, 상기한 액류의 효과에 의해, 복합 섬유에 압축 방향으로 힘이 가해지면, 물리적으로 분할되는 것이 된다. 복합 섬유 내부로의 용제의 침입이나 크랙 형성의 용이함으로부터 보면, H/D는 클수록 바람직하므로 H/D가 0.01 이상, 또한 0.03 이상인 것이 바람직하다. 한편, 0.2 이하로 함으로써 복합 섬유 및 복수 존재하는 도 성분의 단면 형태의 균질성(예를 들면, 직경, 형상)이나 단면 관찰 등에 의한 품질 관리가 간이하다고 하는 점으로부터 바람직한 것이다.

이와 같은 크랙의 형성을 복합 섬유의 전체로 넓힌다고 하는 관점에서는 해 성분 영역의 단면적(As)이 복합 섬유의 단면적(Ac)에 대하여 일정 이상의 비율을 갖고 있는 것이 바람직하고, 0.05 ≤ As/Ac의 관계에 있는 것이 바람직하다. 또한, As/Ac ≤ 0.35의 범위에 있는 것이 바람직하다. As/Ac라고 하는 파라미터에 있어서도, 클수록 탈해 효율은 향상하는 것이 되지만, 이러한 범위이면 해 성분 영역의 형성에 사용하는 해 폴리머의 양은 적고, 해도 영역에서도 해도 단면을 형성하는데 충분한 해 폴리머를 공급할 수 있는 것이 되기 때문에, 높은 도 폴리머 비율로 본 발명의 해도 복합 섬유를 제조할 수 있다. 또한, 상기한 도 성분의 균질성이나 품질관리의 용이함에 더해서, 구금 설계 등의 난이도를 불필요하게 높게 할 필요도 없어진다.

본 발명의 복합 섬유에 존재하는 해도 영역은 상기한 바와 같이 해 성분내에 복수의 도 성분이 존재하는 영역의 것을 말하지만, 이 해도 영역내에서 도 성분이 규칙적으로 배치되어 있는 것이 바람직하다.

여기서, 말하는 규칙적인 배치란 도 19에 예시하는 바와 같이, 근접한 4개의 도 성분에 있어서, 인접한 2개의 도 성분의 중심을 연결한 직선끼리(도 19 중의 45-(a)(2개의 도 성분의 중심을 연결한 직선) 및 45-(b)(다른 2개의 도 성분 의 중심을 연결한 직선))가 평행 관계에 있는 것이 바람직하다. 여기서 말하는 평행 관계란 상기 두개의 직선이 이루는 각도가 0°이상 5°이하인 것을 말한다. 도 성분의 평행 관계의 평가에 있어서는 해 성분 영역의 폭의 경우와 같이, 촬영한 복합 섬유의 단면에 있어서, 무작위로 적출함에 대해서, 상술한 바와 같이 2개의 직선이 이루는 각도를 20개소 이상 소수점 첫째 자리까지 측정하고, 이 평균치의 소수점 이하를 반올림해서 구한 값이 상기의 범위이면, 평행 관계에 있다고 했다.

본 발명의 복합 섬유에 있어서의 해도 영역에 있어서, 도 성분이 규칙적으로 배열되어 있으면, 제사(製絲) 및 후가공에서 복합 섬유에 걸리는 장력을 복합 섬유의 단면 전체로 균등하게 한다는 효과가 발생하고, 제사성이나 후가공성이 크게 향상한다. 일반적으로 해도 복합 섬유의 경우에는 높은 방사 속도에서의 방사가 곤란해지지만, 본 발명의 해도 복합 섬유에서는 도 성분이 규칙적으로 배치되어 있으므로, 높은 방사 속도에서도 방사 가능해진다. 또한, 이 때에도 응력이 섬유 단면의 일부분에 집중하는 경우가 없기 때문에 품위가 뛰어난 것이 된다.

해 폴리머의 용출 효율의 향상 효과를 높이기 위해서는 본 발명의 복합 섬유에 있어서의 해 성분 영역의 길이(L)와 복합 섬유의 직경(D)의 비(L/D)가 0.25 이상인 것이 바람직하다(예를 들면, 도 13 참조). 이러한 범위이면, 해 폴리머의 용출 처리의 초기 단계에 있어서, 해 성분 영역에 크랙이 생기고, 여기에 용제가 침입함으로써, 용제에 노출되어 있는 해 폴리머의 비표면적이 증가하기 때문에, 효율적인 해 폴리머의 용출이 가능하게 된다. 그 이유는, 해 폴리머는 용제에 의한 처리에 의해 용해가 진행되기 때문이다. 이 효과에 의해, 해 폴리머는 결과적으로 취화(脆化)되는 것이 되지만, 용해가 진행되기 쉬운 해 폴리머로 형성되어 있기 때문에, 용출 처리의 초기 단계에서 취화되고, 액류 염색기 등으로 용출 처리를 행하는 경우에는 액류에 의해 물리적 자극을 받음으로써 간단하게 크랙이 형성되는 것이다.

이러한 해 성분 영역의 취화에 의한 크랙 형성은 복합 단면의 직경과 해 성분 영역의 폭의 비가 0.25 이상이면 발현되는 것이지만, L/D가 0.50 이상인 것이 보다 바람직하다. 즉, 이러한 범위이면, 용출 처리의 초기 단계에서 복합 섬유 직경의 1/2 이상에 크랙이 형성되는 것이 되고, 이 크랙은 용출 처리가 진행되고, 더욱 물리적인 자극을 받음으로써 복합 섬유의 단면을 횡단적으로 전달하고, 최종적으로는 복합 섬유가 절반 정도로 분할된다. 이러한 경우에는 용제에 처리되는 비표면적이 복합 섬유의 분할수의 2승에 비례해서 증가하는 것이 된다. 이 때문에, 해 폴리머의 용출의 효율이 더욱 향상하는 것이다. 이러한 관점에서 말하면, 해 성분 영역의 길이(L)는 길수록 바람직하고, 실시 가능한 값은 최대 1까지 가능하고, 특히 바람직한 범위로서 들 수 있다.

또한, 본 발명의 복합 섬유에 있어서의 해 성분 영역의 폭(H)은 도 성분의 최대 직경(d)보다 큰 것이 바람직하다. 그 이유는, 본 발명의 목적으로 하는 해 성분 영역을 배치한 것에 의한 탈해 효율의 향상 효과는 기본적으로는 해 성분 영역의 폭(H)에 의존하는 것이지만, 이 폭이 도 성분의 최대 직경(d)보다 큰 경우에는 도 성분의 영향에 의해 용제의 침입이나 크랙 형성이 저해되는 경우없이 양호하게 진행되기 때문에 바람직한 것이다.

또한, 본 발명의 복합 섬유에 있어서는 적어도 하나의 해 성분은, 해 성분 영역의 폭(H)이 도 성분의 최대 직경(d) 보다 크고, 해 성분 영역의 폭(H) 이상이 되는 해 성분 영역의 길이(L)가 복합 섬유의 직경(D)의 1/4 이상인 것이 바람직하다.

또한, 이 도 성분의 직경의 평가 방법은 이하와 같다. 즉, 해 성분 영역의 폭의 경우와 같이 해도 복합 섬유의 단면을 촬영하고, 복합 섬유의 멀티 필라멘트에 있어서, 150개 이상의 도 성분을 관찰할 수 있는 배율로서 화상을 촬영한다. 촬영된 화상으로부터 무작위로 추출한 150개의 도 성분의 직경을 측정한다. 여기서 말하는 도 성분 직경이란 2차원적으로 촬영된 화상으로부터 섬유 축에 대하여 수직 방향의 단면을 절단면으로 하고, 이 절단면에 3점 이상으로 외접하는 가상원의 직경을 의미한다. 도 성분 직경의 값에 관해서는 nm 단위에서 소수점 첫째 자리까지 측정하고, 소수점 이하를 반올림하는 것이다. 촬영한 150개 도 성분의 직경을 조사하고, 이 최대값을 본 발명에서 말하는 도 성분의 최대 직경(d)으로 했다.

본 발명의 복합 섬유에 있어서는 이 도 성분의 최대 직경(d)이 해 성분 영역의 폭(H)보다 작은 것이 바람직하고, 상기한 크랙 형성으로의 저해를 억제한다고 하는 관점에서는 H/d의 관계가 2.0 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 본 발명의 복합 섬유에 있어서는 이 도 성분의 직경이 100∼5000nm인 것이 바람직하고, 이러한 범위이면, 본 발명의 탈해 효율의 향상의 효과가 있고, 또한 해 폴리머의 용출 처리를 실시한 극세 섬유는 품위가 높은 뛰어난 특성을 갖은 극세 섬유가 된다. 섬유 직경이 100∼5000nm의 범위이면, 해 폴리머의 용출 처리의 저해가 되지 않고, 본 발명의 해 성분 영역의 효과가 보다 현저화하는 것에 더해서, 단독의 방사 기술에서는 도달할 수 없는 극한적인 세밀함을 갖는 극세 섬유를 채취하는 것도 가능하다.

본 발명의 복합 섬유로부터 발생되는 극세 섬유는 그 직경이 5㎛ 이하가 되면, 통상의 섬유(수십 ㎛)에서는 얻을 수 없는 유연한 터치나 섬세함을 갖는다. 그 특성을 이용하여 예를 들면 인공 피혁이나 고촉감 어패럴용 소재로서 사용할 수 있다. 그 밖에도, 섬유 간격의 치밀함을 이용하고, 고밀도 직물로 해서 방풍성이나 발수성을 필요로 하는 스포츠 의료에도 사용할 수 있다. 또한, 극세화된 섬유는 미세한 홈으로 들어가고, 또한 비표면적의 증대나 미세한 섬유간 공극에 오염이 포착된다. 이 때문에, 높은 흡착성 및 진애 포집성을 발현한다. 이 특성을 이용하고, 산업 자재 용도로는 정밀 기기 등의 와이핑 클로스나 정밀 연마천으로서 이용할 수 있다. 특히, IT용 연마나 와이핑에 사용하도록 하기 위해서는 고도한 불식 성능 등이 요구되도록 되기 때문에, 극세 섬유의 직경은 미세할수록 바람직하고, 100∼1000nm의 범위가 보다 바람직한 범위로서 들 수 있다. 본 발명의 복합 섬유에 있어서는 그 도 성분을 100nm 미만으로 하는 것도 가능하지만, 해 폴리머의 용출 처리 중의 취급성 등의 관점으로부터, 도 성분의 직경은 100nm 이상이 바람직하다.

상기한 바와 같은 극세 섬유 및 그것으로 이루어지는 섬유 제품의 제조에 본 발명의 복합 섬유를 활용하는 것은 바람직한 것이고, 종래에는 곤란했던 역학 특성등의 극세 섬유의 기본 특성을 향상시킬 수 있거나, 그 극세 섬유속의 균질성을 높임으로써 그로 이루어지는 섬유 제품의 품위를 높이는 것이 가능해진다.

극세 섬유를 발생시키는 목적의 복합 섬유의 경우에는 일반적으로 도 폴리머를 난용해 성분, 해 폴리머를 이용해 성분으로 하는 경우가 많다. 예를 들면, 도 폴리머를 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 해 폴리머를 이용출성으로 하기 위한 공중합 PET로 하는 경우가 있다. 이 경우, 해 폴리머로 한 공중합 PET는 도 폴리머와 비교하여 용제에 대한 높은 용해 속도를 갖는 것이다. 그러나, 해 폴리머의 용출 처리의 효율이 나쁘고, 해 폴리머가 완전하게 용출할 때까지의 시간이 긴 경우에는 도 폴리머까지도 용제에 의해 처치되어버릴 경우가 있다. 특히, 도 성분의 직경을 작게 한 경우에는 이 영향은 매우 현저한 것이다. 특히 도 성분이 ㎛ 오더인 경우에는 도 성분의 비표면적이 높아짐으로써 극세 섬유속의 역학 특성의 저하나 복합 섬유에 있어서 최외층에 배치되어 있었던 도 성분과 내층에 배치되어 있었던 도 성분에서는 그 직경이 다른 등, 품위가 저하하는 경우가 있었다.

본 발명의 복합 섬유에 있어서는 해 성분 영역을 본 발명과 같이 배치함으로써, 해 폴리머의 용출 처리의 초기 단계로부터 복합 섬유의 내부까지 용제의 처리가 미치기 때문에, 종래의 복합 섬유에서 과제가 되어 있었던 품위 저하의 문제는 매우 적다. 또한, 도 충전 밀도를 높였다고 하여도, 해 폴리머에 대한 도 폴리머의 비율을 높임으로써 도 폴리머로 이루어지는 극세 섬유를 원료의 복합 섬유에 대한 수율을 높게 해서 제조하는 것이 가능해진다. 또한, 이 도 폴리머 비율을 높이는 것은 제사 공정(방사, 연신)에서의 응력을 도 성분에 효율적으로 전달할 수 있으므로 도 성분의 섬유 구조를 고도로 생성시킬 수 있다. 이 때문에, 극세 섬유의 역학 특성을 높이는 것이 가능한 것에 더해서, 도 성분의 배향 결정화가 진행됨으로써 자체 용제에 대한 내성을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 요건인 해 성분 영역의 존재는 종래의 과제이었던 도 충전 밀도를 증가시켜도 해 폴리머의 용출의 효율이 저하하는 경우는 없다. 이 때문에, 다도화에 의한 극세화가 가능하고, 또한 도 폴리머의 비율을 높임으로써 역학 특성 등의 기본 특성이 우수한 극세 섬유가 생산성 높게 안정적으로 제조하는 것이 가능해진다. 이러한 효과를 실현하는 해 성분 영역은 본 발명에서 정하는 범위를 만족하면, 도 13, 도 14 및 도 20∼도 26에 예시되는 것도 포함해서 그 효과를 발휘한다. 특히, 해 성분 영역을 복합 섬유의 표면으로부터 내부 방향으로 배치하는 경우에는 효과적이다. 또한, 해 성분 영역이 어느 정도의 단면적 비율을 갖고 존재함으로써 크랙 형성에 의한 복합 섬유의 분할이 효율적으로 진행하는 것이 된다. 또한, 이러한 크랙 형성에 의한 복합 섬유의 분할이라는 관점을 추진하면, 본 발명의 해도 성분 영역은 복합 섬유의 단면에 널리 배치되어 있는 것이 바람직하다. 그 중에서도 도 13에 나타내는 바와 같은 해 성분 영역이 십자형 배치되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 해도 복합 섬유는 파단 강도가 0.5∼10.0cN/dtex인 것이 바람직하고, 신도가 5∼700%인 것이 바람직하다. 여기서 말하는 강도란 JIS L1013(1999년)에서 나타내는 조건으로 멀티 필라멘트의 하중-신장 곡선을 구하고, 파단시의 하중값을 초기의 섬도로 나눈 값이고, 신도란 파단시의 신장을 초기 시장으로 나눈 값이다. 또한, 초기의 섬도란 섬유의 단위 길이의 질량을 복수회 측정한 단순한 평균값으로부터, 10000m당의 질량을 산출한 값을 의미한다. 후가공 공정의 공정 통과성이나 섬유의 실제 사용에 견딜 수 있는 것으로 하기 위해서는 본 발명의 해도 복합 섬유의 파단 강도는 0.5cN/dtex 이상으로 하는 것이 바람직하다. 제조 가능한 상한치는 10.0cN/dtex 정도이다. 또한, 신도에 관해서도, 후가공 공정의 공정 통과성도 고려하면, 5% 이상인 것이 바람직하다. 통상, 제조 가능한 것의 신도의 면에서의 값은 700%이다. 파단 강도 및 신도는 목적으로 하는 용도에 따라, 제조 공정에 있어서의 조건을 제어함으로써, 조정이 가능하다.

본 발명의 해도 복합 섬유로부터 얻어진 극세 섬유를 이너나 아우터 등의 일반 의료 용도에 사용하는 경우에는 파단 강도를 1.0∼4.0cN/dtex, 신도를 20∼40%로 하는 것이 바람직하다. 또한, 비교적 사용 상황이 가혹해지는 스포츠 의료 용도 등에서는 파단 강도를 3.0∼5.0cN/dtex, 신도를 10∼40%로 하는 것이 바람직하다. 상기 극세 섬유는 비의료 용도에서는 와이핑 클로쓰나 연마천으로서의 사용이 생각된다. 이들 용도에서는 섬유 제품이 가중 하에서 인장되면서 대상물에 마찰되는 것이 된다. 이 때문에, 파단 강도가 1.0cN/dtex 이상, 신도 10% 이상인 것이 바람직하다. 이러한 범위의 역학 특성으로 함으로써, 예를 들면 닦아내는 동안 등에서 극세 섬유가 끊어져서 탈락 등 하는 경우가 없어진다.

본 발명의 해도 복합 섬유는 섬유 권취 패키지나 토우, 컷트 파이버, 솜, 파이버 볼, 코드, 파일, 직편, 부직포 등 다양한 중간체로 하여 해 폴리머를 용출 처리해서 극세 섬유를 발생시키고, 여러가지 섬유 제품으로 하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 해도 복합 섬유는 미처리인채로 사용하거나, 부분적으로 해 폴리머를 제거하거나 또는 도 폴리머를 제거하는 처리를 하는 등하여 섬유 제품으로 하는 것도 가능하다.

섬유 제품으로서는 재킷, 스커트, 팬츠, 속옷 등의 일반 의료로부터, 스포츠 의료, 의료 자재, 카페트, 소파, 커튼 등의 인테리어 제품, 카 시트 등의 차량 내장품, 화장품, 화장품 마스크, 와이핑 클로쓰, 건강 용품 등의 생활 용도나 연마천, 필터, 유해 물질 제거 제품, 전지용 세퍼레이터 등의 환경·산업 자재 용도나, 봉합실, 스캐폴드, 인공 혈관, 혈액 필터 등의 의료 용도에 사용할 수 있다.

이하, 또한 본 발명의 복합 섬유의 제조 방법 및 제조 사용할 수 있는 복합 구금에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시형태의 하나인 복합 구금의 개략 단면도이다. 도 2는 본 발명의 복합 구금(7)과 그것과 아울러 사용되는 방사팩(8), 냉각 장치(9) 및 그 주변의 개략 단면도이다. 도 4는 본 발명의 실시형태의 하나로서 사용되는 토출 판의 평면도이고, 도 5는 도 4의 부분 확대 평면도이다. 또한, 도 3, 도 7, 도 8, 도 9, 도 11, 도 12, 도 18, 도 27∼도 35는 본 발명의 각종 실시형태에 사용되는 토출 판의 부분 확대 평면도이다. 또한, 이들은 본 발명의 요점을 전달하기 위한 개략도이고, 도면에서의 기재는 간략화되어 있다. 본 발명의 복합 구금에서는 구멍 및 홈의 수, 및 그 치수비 등은 도시한 것에 한정되지 않고, 실시형태에 따라서 변경 가능하다.

본 발명의 실시형태에 사용되는 복합 구금(7)은 도 2에 나타내는 바와 같이, 방사 팩(8)에 장착되고, 스핀 블록(10) 중에 고정된다. 복합 구금(7) 하에는 냉각 장치(9)가 설치된다. 복합 구금(7)은 도 1에 나타내는 바와 같이, 각 폴리머를 분배하기 위한 분배 장치(1), 토출 판(2) 및 축류 판(3)을 순서대로 적층해서 구성된다. 또한, 토출 판(2)에는 도 5에 나타내는 바와 같이 도 폴리머를 토출하기 위한 도 토출 구멍(13) 또는 해 폴리머를 토출하기 위한 해 토출 구멍(12)이 형성되어 있고, 도 토출 구멍(13)과 해 토출 구멍(12)이 군을 형성하고 있는 해도 토출 구멍군과, 해 토출 구멍(12)만이 군을 형성하고 있는 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군 에 의하여, 토출 구멍 집합체(18)가 구성되어 있다.

여기서, 분배 장치(도시하지 않음)에 의해 분배된 각 성분의 폴리머는 도 5에 나타내는 도 토출 구멍(13) 또는 해 토출 구멍(12)에서 토출되고, 각 성분의 폴리머가 합류하고, 복합 폴리머류가 형성된다. 그 후, 복합 폴리머류는 도 1에 나타내는 축류 판의 토출 도입 구멍(4), 축류 구멍(5)을 통과하고, 구금 토출 구멍(6)에서 토출된다. 이 복합 폴리머류는 도 2에 나타내는 구금 토출 구멍(6)으로부터 토출된 후, 냉각 장치(9)에 의해 분출되는 기류에 의해 냉각 고화된다. 그 후, 유제를 부여한 후에, 해도 복합 섬유로서 권취된다. 또한, 도 2에서는 환상내를 향해 기류를 분출하는 환상의 냉각 장치(9)를 채용하고 있지만, 일방향으로부터 기류를 분출하는 냉각 장치를 사용해도 된다.

여기서, 해 폴리머 용출시의 용출 불량을 억제하고, 해 폴리머 용출 시간의 단축을 가능하게 하는 수단에 관하여 설명한다.

본 발명의 실시형태의 복합 구금에 사용되는 토출 판은 도 5에 예시한 바와 같이, 복수의 해 토출 구멍(12)으로부터 형성되는 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군과, 이하의 (i)∼(v) 중 어느 하나로 형성되는 적어도 하나 이상의 해도 영역을 형성하기 위한 토출 구멍군(이하 「해도 토출 구멍군」이라고 한다)이 존재하고, 이들의 토출 구멍이 합쳐져 하나의 토출 구멍 집합체를 구성한다. 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군이 해도 토출 구멍군에 의해 끼워지는 형태로 연속적으로 배치된다. 여기서, 하기 (i)의 조합에 의해 형성되는 해도 토출 구멍군의 배치를 도 5, (ii)로 형성되는 해도 토출 구멍군의 배치를 도 3, (iii)의 조합에 의해 형성되는 해도 토출 구멍군의 배치를 도 9, (iv)의 조합에 의해 형성되는 해도 토출 구멍군의 배치를 도 11, (v)의 조합에 의해 형성되는 해도 토출 구멍군의 배치를 도 18에 예시했다.

(i) 해 토출 구멍(12)과 도 토출 구멍(13)

(ii) 복합 폴리머 토출 구멍(15)

(iii) 해 토출 구멍(12)과 복합 폴리머 토출 구멍(15)

(iv) 도 토출 구멍(13)과 복합 폴리머 토출 구멍(15)

(v) 해 토출 구멍(12)과 도 토출 구멍(13)과 복합 폴리머 토출 구멍(15)

그것에 의해, 토출 판의 해도 토출 구멍군 및 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군에서 토출된 각 폴리머는 토출 도입 구멍에서 합류한 후, 구금 토출 구멍에서 토출되어, 해 성분 영역 및 해도 영역을 갖은 복합 섬유가 된다.

여기서, 본 발명의 실시형태의 하나로서, 해도 토출 구멍군이 (i)의 배치가 되는 경우에 있어서, 해 성분 영역을 형성할 수 있는 원리를 폴리머의 흐름에 따라서 설명한다.

도 폴리머 및 해 폴리머는 도 1에 나타내는 토출 판(2)으로부터 하류측으로 일제히 토출된다. 토출된 폴리머는 폴리머의 방출 경로 방향을 따라서 흐르고, 폴리머의 방출 경로 방향에 수직인 방향으로 확폭함으로써 인접하는 폴리머끼리가 합류하고, 복합 폴리머류가 된다. 이 때, 토출 판을 도 5에 나타내는 바와 같이, 해 토출 구멍(12)만의 해도 토출 구멍군을 설치하는 것이 도 13에 나타내는 바와 같은 해 성분 영역(44)이 존재하는 복합 섬유를 제조하기 위해서는 유효하다. 단, 토출된 폴리머는 유로 공간을 메우기 위해서, 확폭하도록 이동하기 때문에, 도 17에 나타내는 바와 같은 해도 토출 구멍군간의 거리를 단지 떨어뜨리는 것만으로는 복합 섬유의 단면에 해 성분 영역(44)을 형성하는 것은 곤란하다. 또한, 도 17과 같은 토출 판에서는 폴리머의 확폭이 커진다. 이 때문에, 도 폴리머의 배치가 어긋나는 등 해서 섬유의 단면이 불안정화하고, 균일한 도 성분이 형성된 복합 섬유로는 되지 않는다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 해도 토출 구멍군을 4개로 떨어지는 바와 같이, 복합 구금 상에 설치하고, 그 사이에 해 토출 구멍(12)을 설치하는 것이 유효로 된다. 도 5에 나타내는 토출 판에 있어서는 해도 토출 구멍군을 떨어뜨린 사이에 해 성분 영역용의 해 토출 구멍(12a)이 있음으로써 상기한 해도 영역의 확폭을 억제하고, 섬유 단면의 불안정화를 억제하는 것이 가능해진다.

도 5의 경우에서는 해 토출 구멍(12a)과 근접하고 있는 해 토출 구멍(12) 또는 도 토출 구멍(13) 중 가장 근접하고 있는 구멍과의 중심간 거리를 반경으로 하는 해 토출 구멍(12a)을 중심으로 한 가상 원주선 상에 2개 이하의 도 토출 구멍(13)을 배치함으로써 해 토출 구멍(12a)이 복수 집합한 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군을 형성하고 있다. 도 5와 같이, 이 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군을 해도 토출 구멍군의 일부를 양측에 끼우는 형태로 연속적으로 배치함으로써 도 3과 같이 해 성분 영역(44)을 갖는 복합 섬유가 얻어진다. 또한, 도 5에 나타낸 토출 판에서는 해도 토출 구멍군의 구멍의 배치 패턴으로서, 6각 격자의 각 정점에 해 토출 구멍(12)을 배치하고, 그 격자를 구성하는 육각형의 중심 위치에 도 토출 구멍(13)을 배치하고 있다. 도 5에 나타내는 구멍 배치는 n=6, m=2가 되고, 도 토출 구멍(13) 주위를 해 토출 구멍(12)이 둘러싸는 배치가 된다. 이 때문에, 도 폴리머 비율이 증가한 경우에 있어서도, 반드시 도 폴리머간에 해 폴리머가 존재하는 것이 되고, 인접한 도 토출 구멍으로부터의 폴리머가 합류하는 것을 억제할 수 있다.

해도 토출 구멍군의 다른 배치 패턴으로서, 도 7에 4각 격자, 도 8에 3각 격자를 나타내고 있다.

도 7에 나타내는 것에서는 n=4, m=3이 된다. 이 경우, 도 5에 나타낸 6각 격자로 배치하기 보다도, 인접한 도 토출 구멍끼리의 거리가 가까울 수 있기 때문에 구멍 충전 밀도를 보다 높이는 것이 가능해진다. 도 8에 나타내는 것은 n=3, m=5이 된다. 이 경우, 도 7에 나타낸 4각 격자의 경우보다도, 또한 인접한 도 토출 구멍(13)끼리의 근접화가 가능해진다. 이 때문에, 구멍 충전 밀도를 더욱 높이는 것이 가능해진다. 이상과 같이, 해도 토출 구멍군의 배치 패턴으로서, 3각 격자, 4각 격자, 6각 격자의 순서로 구멍 충전 밀도를 높이는 것이 가능해지지만, 도 폴리머 비율 등의 제사 조건에 제약이 생기는 경우도 있기 때문에 목적으로 하는 복합 섬유의 단면 형태에 따라서, 구멍의 배치 패턴을 결정하는 것이 바람직하다.

다음에 분배 장치에 대해서 도 6을 사용하여 설명한다. 도 6은 토출 판의 부분 확대 종단면도이다. 분배 장치는 계량 판(16)이라고 불리는 후판과 분배 판(17)이라고 불리는 박판이 각각 1매 이상 적층되어서 구성되어 있다. 이 계량 판(16)과 분배 판(17)은 위치 결정 핀에 의해, 복합 구금(7)의 중심 위치(심)가 맞도록 설치된다. 이 계량 판(16)과 분배 판(17)은 나사나 볼트 등으로 고정할 수도 있다. 또한, 각 판을 열압착 등에 의해 금속 접합(확산 접합)하는 것도 부재간에서의 폴리머 누설 등을 억제한다는 점에서 바람직하다.

도 6의 계량 판(16)에는 도 폴리머와 해 폴리머를 각각 분배하고, 분배 판(17)에 공급하기 위한 유로 홈이나 유로 구멍이 가공되어 있다. 이 유로 구멍은 일정한 유로압 손실을 폴리머에 부여함으로써 최상부에 위치한 분배 판(17)의 유입 유로에 균일하게 폴리머를 공급하는 것을 가능하게 하고 있다.

한 매의 분배 판(17)에는 도 폴리머와 해 폴리머를 각각 분배하기 위한 분배 홈(51) 및 분배 구멍(52) 또는 어느 하나가 형성되어 있다. 이 분배 홈(51)은 폴리머 방출 경로 방향에 수직한 방향(도 6에 있어서 좌측 방향 화살표 및 우측 방향 화살표)에 폴리머를 안내하고, 분배 구멍(52)은 폴리머 방출 경로 방향(도 6에 있어서 하방향 화살표)으로 폴리머를 안내하는 역할을 하고 있다. 여기서, 분배 구멍(52)을 갖은 분배 판(17)과 분배 홈(51)을 갖은 분배 판(17)을 교대로 적층시키면, 1개의 분배 구멍(52)에 대하여, 그 폴리머 방출 경로 방향의 하류측의 위치에 연통하는 1개의 분배 홈(51)을 형성하는 것이 된다. 이 때문에, 분배 홈(51)의 단부에 연통하는 복수개의 분배 구멍(52)을 구성하는 토너먼트 방식의 유로를 형성하는 것이 되고, 계량 판(16)으로 분배된 각 성분의 폴리머를 더욱 미소한 폴리머로 균일하게 분할할 수 있다.

이어서, 본 발명의 다른 실시형태로서, 토출 판의 부분 확대 평면도인 도 3 및 복합 구금의 개략 종단면도인 도 10을 이용하여, (ii)의 배치가 되는 경우에 관하여 설명한다. 도 3에 나타낸 토출 판은 해도 토출 구멍군이 복합 폴리머 토출 구멍으로 구성되어 있는 것을 의미한다. 도 3에 나타내는 것은 일반적으로는 파이프 방식 구금이라고 불리고 있고, 해도 토출 구멍군이 복합 폴리머 토출 구멍(15)으로 구성되어 있다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 분배 장치(64)에는 도 폴리머를 공급하는 파이프(62)와 상기 폴리머를 공급하는 해 폴리머 도입 유로(61)와 해 폴리머 도입 유로(61)에 연통하는 해 폴리머 분배 실(63)이 형성되어 있다. 여기서, 분배 장치(64)의 파이프(62)는 해도 토출 구멍군의 복합 폴리머 토출 구멍(66)과 일대일로 대응해서 연통하여 형성되어 있다. 또한, 해 폴리머 분배 실(63)은 복합 폴리머 토출 구멍(66) 및 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군의 해 토출 구멍(65)에 연통해서 형성되어 있다. 해도 토출 구멍군의 파이프(62)로부터 토출된 도 폴리머와 해 폴리머 분배 실(63)로부터 토출된 해 폴리머는 복합 폴리머 토출 구멍(66)에서 합류한다. 여기서, 이 복합 폴리머류는 심에 도 폴리머, 초에 해 폴리머인 심초 구조가 된다.

한편, 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군의 해 토출 구멍(65)에는 해 폴리머 분배 실(63)로부터 해 폴리머가 공급된다. 해도 토출 구멍 군에서 토출된 복합 폴리머와 해 성분 영역 형성용 토출 구멍 군에서 토출된 해 폴리머는 토출 판(67)의 하면에서 합류한다. 여기서, 복합 폴리머류 사이에는 해 성분 영역 형성용 토출 구멍 군에서 토출된 해 폴리머가 존재하고 있기 때문에, 본 발명의 해 성분 영역이 단면에 형성된 복합 섬유를 제조하는 것이 가능해진다.

이어서, 본 발명의 다른 실시형태로서, 해도 토출 구멍군(19)이 (iii)의 배치가 되는 경우를 도 9를 사용하여 설명한다. 도 9의 토출 판에서는 해도 토출 구멍군이 복합 폴리머 토출 구멍(15)과 해 토출 구멍(12)으로 구성되어 있다. 분배 장치(도시하지 않음)로부터 공급된 각 폴리머는 분배되고, 토출 판의 각 구멍에 공급된다. 도 9에 나타낸 해도 토출 구멍군의 복합 폴리머 토출 구멍(15)에서는 해 폴리머와 도 폴리머가 합류하고, 복합 폴리머류가 형성되어 토출된다. 또한, 해 토출 구멍(12)에서는 해 폴리머만이 토출된다. 그리고, 해도 토출 구멍군의 복합 폴리머 토출 구멍(15)과 해 토출 구멍(12)으로부터, 각 폴리머가 토출되고, 각 폴리머가 합류하여 해도 형태를 갖은 복합 폴리머류가 된다. 도 9에 나타낸 형태의 특징은 해도 토출 구멍군에는 복합 폴리머 토출 구멍(15)에 더해서, 해 토출 구멍(12)이 설치되어 있는 것이다. 이 때문에, 복합 폴리머 토출 구멍(15)에 의해 형성된 심초형태의 복합 폴리머류(심: 도 폴리머, 초: 해 폴리머)의 주위에, 해 폴리머가 배치되는 것이 된다. 따라서, 도 13에 나타낸 복합 섬유의 경우에는 도 성분(43)간끼리의 거리를 확대할 수 있다. 이 때문에, 해 폴리머의 용출 처리시에 용제가 도 성분(43) 사이에 침입하기 쉬워지고, 해 폴리머의 용출 시간을 단축할 수 있다. 이러한 형태에서는 도 폴리머의 비율을 증가시켜가면, 일반적으로는 도 폴리머끼리가 합류하는 경우가 있지만, 도 폴리머 사이에 해 폴리머가 많이 개재하는 경우가 되기 때문에 도 폴리머의 합류 억제라고 하는 관점에서는 바람직한 형태이다.

이어서, 본 발명의 다른 실시형태로서, 해도 토출 구멍군(19)이 (iv)의 배치가 되는 경우를 설명한다. 도 11은 토출 판의 부분 확대 평면도이다. 도 11의 토출 판에서는 해도 토출 구멍군이 복합 폴리머 토출 구멍(15)과 도 토출 구멍(13)으로 구성되어 있다. 분배 장치(도시하지 않음)로부터 공급된 각 폴리머는 분배되고, 토출 판의 각 구멍에 공급된다. 여기서, 해도 토출 구멍군의 복합 폴리머 토출 구멍(15)에서는 해 폴리머와 도 폴리머가 합류하고, 복합 폴리머류가 토출된다. 또한, 도 토출 구멍(13)에서는 도 폴리머만이 토출된다. 도 11에 나타내는 형태의 특징은 도 토출 구멍군에는 복합 폴리머 토출 구멍(15)에 더해서, 도 토출 구멍(13)이 형성되어 있는 것이다. 이 때문에, 심초 형태의 폴리머류(심: 도 폴리머, 초: 해 폴리머)의 주위에, 도 폴리머가 존재하는 복합 폴리머류를 형성하는 것이 가능해진다. 그 결과, 도 3에 나타낸 (ii)의 배치와 비교하여 구멍 충전 밀도를 높일 수 있기 때문에 복합 섬유의 단면에 있어서, 보다 많은 도 성분을 배치할 수 있다.

이어서, 본 발명의 다른 실시형태로서, 해도 토출 구멍군이 (v)의 배치가 되는 경우를 설명한다. 도 18은 토출 판의 부분 확대 평면도이다. 도 18의 토출 판에서는 해도 토출 구멍군이 복합 폴리머 토출 구멍(15)과 해 토출 구멍(12), 도 토출 구멍(13)으로 형성되어 있다. 분배 장치(도시되지 않음)로부터 공급된 각 폴리머는 분배되고, 토출 판의 각 구멍에 공급된다. 해도 토출 구멍군의 복합 폴리머 토출 구멍(15)에서는 해 폴리머와 도 폴리머가 합류하고, 복합 폴리머류를 토출한다. 도 토출 구멍(13)에서는 도 폴리머만을 토출하고, 해 토출 구멍(12)에서는 해 폴리머만을 토출한다. 도 18의 토출 판의 특징은 도 토출 구멍군에 복합 폴리머 토출 구멍(15)에 더해서, 도 토출 구멍(12)과 해 토출 구멍(13)이 형성되어 있는 것이다. 이 때문에, 심초(심: 도 폴리머, 초: 해 폴리머) 폴리머와 도 폴리머가 해 폴리머에 포위된 복합 폴리머류를 형성할 수 있다. 따라서, 복합 섬유에 있어서의 도 성분의 수는 도 11에 나타내는 (iv)의 배치보다 많고, 도 9에 나타내는 (iii)의 배치보다 적어진다. 한편, 도 성분끼리의 거리는 도 9에 나타내는 (iii)의 배치보다도 넓고, 도 11에 나타내는 (iv)의 배치보다도 좁아진다. 이 때문에, 다도화와 해 폴리머의 용출 효율의 향상은 (iii)의 배치와 (iv)의 배치의 중간 정도가 된다.

파이프 방식 구금을 활용한 도 9, 도 11, 도 18에서는 복합 폴리머 토출 구멍(15)으로 형성되는 복합 폴리머류가 도 폴리머와 해 폴리머가 심초 구조인 예를 나타내었지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 이 복합 폴리머류는 사이드 바이 사이드, 다층상, 해도상 등이어도 되고, 분배 장치에서의 각 폴리머의 분배, 합류의 상태에 따라서 다양하게 형성될 수 있다.

본 발명의 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군은 도 12에 나타내는 바와 같이, 토출 구멍 집합체(18)의 외접원의 반경을 R로 한 경우, 토출 구멍 집합체(18)의 외접원의 외주로부터, 반경 0.5R 이내의 영역까지 해도 토출 구멍군의 일부가 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군의 양측을 끼우는 형태로 연속적으로 배치하는 경우에도 본 발명의 목적을 달성할 수 있다. 또한, 용출용 토출 구멍군은 십자 배치에 한하지 않고, 방사상 배치, 격자상 배치, 천(川)자 배치이어도 되고, 여기서 중요한 포인트는 해도 토출 구멍군의 일부를 양측에 접하는 형태로 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군을 배치하는 것이다.

다음에 도 1, 도 2, 도 3, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8, 도 10 및 도 12에 나타낸 본 발명의 복합 구금 및 토출 판에 공통되고, 각 부재의 형상 등에 대해서 상세하게 설명한다.

도 1에 나타낸 복합 구금(7)은 상방으로부터 관찰했을 때의 형상은 원형상으로 한정되지 않고, 사각형이나 다각형이어도 된다. 또한, 도 1에 나타낸 복합 구금(7)에 있어서의 구금 토출 구멍(6) 또는 도 4에 나타낸 토출 구멍 집합체(18)의 배열은 해도 복합 섬유의 개수, 사조수, 냉각 장치에 따라 바꿀 수 있다. 도 2에 나타낸 냉각 장치(9)가 환상의 냉각 장치인 경우에는 구금 토출 구멍 또는 토출 구멍 집합체를 일렬, 또는 복수열에 걸쳐 환상으로 배열하는 것이 좋다. 또한, 도 2에 나타낸 냉각 장치(9)가 일방향의 냉각 장치인 경우에는 구금 토출 구멍 또는 토출 구멍 집합체를 지그재그로 배열하는 것이 좋다.

각 성분의 폴리머를 토출하기 위한 각 유로 구멍은 원형, 다각형, 별형 등, 어떠한 형태이어도 된다. 또한, 실시형태에 따라서, 각 유로구멍은 폴리머 방출 경로 방향을 따라 단면이 변화되는 등 변경 가능한 것으로 할 수 있다.

도 1에 나타내는 토출 도입 구멍(4)은 폴리머의 방출 경로 방향에 있어서, 토출 판(2)의 하면보다 일정한 조주 구간을 설치함으로써, 도 폴리머와 해 폴리머가 합류한 직후의 유속차를 완화시키고, 복합 폴리머류를 안정화시킨다고 하는 역할을 한다. 이 토출 도입 구멍(4)의 구멍 직경은 토출 판(2)에 설치된 토출 구멍 집합체의 외접원의 직경보다 크고, 또한 토출 구멍 집합체의 외접원의 단면적과 토출 도입 구멍(4)의 단면적비가 매우 작아지도록 구성되는 것이 바람직하다. 상기한 바와 같이 토출 도입 구멍(4)을 형성한 경우에는 토출 판(2)에서 토출된 각 폴리머의 확폭이 억제되어 복합 폴리머류를 안정화시킬 수 있다.

도 1에 나타내는 축류 구멍(5)은 토출 도입 구멍(4)으로부터 구금 토출 구멍(6)에 이르는 유로의 축소 각도(α)를 50∼90°의 범위로 설정함으로써 복합 구금(7)을 소형화할 수 있고, 또한 복합 폴리머류의 드로우 레조넌스(draw resonance) 등의 불안정 현상을 억제하고, 안정적으로 복합 폴리머류를 공급할 수 있다.

다음에 본 발명의 실시형태의 복합 구금에 공통되고, 복합 섬유의 제조 방법에 대해서 상세하게 설명한다.

본 발명의 복합 섬유의 제조 방법은 공지의 복합 방사기로 실시하는 것이 가능하고, 도 1에 나타낸 복합 구금(7)을 사용하는 것이 본 발명의 특이한 복합 단면을 제어한다고 하는 점에서 바람직하다.

본 발명의 목적은 극세 섬유를 발생시키기 위한 해도 복합 섬유를 제조하는 것에 있기 때문에 도 폴리머 및 해 폴리머로서, 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 그 공중합체, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트, 폴리아미드, 폴리락트산, 열가소성 폴리우레탄 등의 용융 성형 가능한 폴리머가 열거된다. 특히 폴리에스테르나 폴리아미드로 대표되는 중축합계 폴리머는 융점이 높으므로 바람직하다. 폴리머의 융점은 165℃ 이상이면 내열성이 양호해서 바람직하다. 또한, 산화티탄, 실리카, 산화바륨 등의 무기질, 카본블랙, 염료나 안료등의 착색제, 난연제, 형광증백제, 산화방지제 또는 자외선 흡수제 등의 각종 첨가제를 폴리머 중에 포함하고 있어도 된다. 또한, 탈해 또는 탈도 처리를 상정한 경우에는 폴리에스테르 및 그 공중합체, 폴리락트산, 폴리아미드, 폴리스티렌 및 그 공중합체, 폴리에틸렌, 폴리비닐알코올 등의 용융 성형 가능하고, 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 조합되어 공중합된 폴리에스테르나 폴리락트산을 사용하는 것이 방사성 및 저농도의 수계 용제에 간단하게 용해된다고 하는 관점으로부터 바람직하다. 또한, 탈해성 및 발생하는 극세 섬유의 개섬성이라고 하는 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 동일한 방사 온도에서 방사 가능한 이용해 성분을 선택하면 된다. 여기서 상술한 용융 점도비를 고려하고, 각 성분의 분자량 등을 조정하면, 해도 복합 섬유의 도 성분의 섬유 직경 및 단면 형상으로 하는 균질성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 해도 복합 섬유로부터 극세 섬유를 발생시키는 경우에는 극세 섬유의 단면 형상의 안정성 및 역학물성 유지라고 하는 관점으로부터, 탈해에 사용하는 용제에 대한 난용해 성분과 이용해 성분의 용해 속도차가 클수록 바람직하고, 10∼3000배까지의 범위를 목표로, 상술한 폴리머로부터 조합을 선택하면 좋다. 본 발명의 해도 복합 섬유로부터 극세 섬유를 채취하는데 바람직한 폴리머의 조합으로서는 융점의 관계로부터 해 폴리머를 5-나트륨술포이소프탈산이 1∼10몰% 공중합된 폴리에틸렌테레프탈레이트, 도 폴리머를 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌나프탈레이트로 하는 조합, 해 폴리머를 폴리락트산, 도 폴리머를 나일론(6), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 또는 폴리부틸렌테레프탈레이트로 하는 조합이 바람직한 예로서 열거된다.

본 발명에 사용하는 해도 복합 섬유를 방사할 때의 방사 온도는 2종류 이상의 폴리머 중, 융점이 높거나 또는 점도가 높은 쪽의 폴리머가 유동성을 나타내는 온도 이상으로 한다. 이 유동성을 나타내는 온도로서는 분자량에 따라서도 다르지만, 그 폴리머의 융점이 기준이 되어, 융점 +60℃ 이하로 설정하면 된다. 이것 이하이면, 방사 헤드 또는 방사 팩내에서 폴리머가 열분해 등 하지 않고, 분자량 저하가 억제되기 때문에 바람직하다. 본 발명의 제조 방법에 있어서의 폴리머의 토출량은 안정 토출이 가능한 범위로서, 토출 구멍당 0.1g/min/hole∼20.0g/min/hole을 들 수 있다. 이 때, 토출의 안정성을 확보할 수 있는 토출 구멍에 있어서의 압력 손실을 고려하는 것이 바람직하다. 여기서, 말하는 압력 손실은 0.1MPa∼40MPa를 기준으로 폴리머의 용융 점도, 토출 구멍 직경, 토출 구멍 길이와의 관계로부터 토출량을 이러한 범위에서 결정하는 것이 바람직하다. 본 발명의 제조 방법에 있어서는 도 폴리머(난용해 성분)와 해 폴리머(이용해 성분)의 비율은 단위 시간당에 토출하는 각 폴리머의 질량을 기준으로 해 폴리머/도 폴리머의 비율로 10/90∼95/5의 범위에서 선택할 수 있다. 이 해/도 폴리머 비율 중, 도 폴리머 비율을 높이면 극세 섬유의 생산성이라는 관점으로부터 바람직하다. 단, 해도 복합 단면의 장기 안정성이라는 관점으로부터, 본 발명의 제조 방법에 의해, 복합 섬유 및 극세 섬유를 효율적으로 또한, 안정성을 유지하면서 제조하는 범위로서는 이 해도 폴리머 비율은 20/80∼50/50이 보다 바람직한 범위이다. 이렇게 복합 구금로부터 토출된 해도 복합 폴리머류는 냉각 고화되고, 유제를 부여하여 주속이 제어된 롤러에 의해 인취됨으로써 해도 복합 섬유가 된다. 여기서, 이 인취 속도는 토출량 및 목적으로 하는 섬유 직경으로부터 결정하면 되지만, 본 발명의 제조 방법에 있어서는 방사 속도가 100∼7000m/min의 범위로 하는 것이 바람직하다. 본 발명의 제조 방법에 있어서는 구금 토출 구멍(6)의 형상을 변경함으로써 환형상은 물론, 삼각, 편평 등의 환형 이외의 형상이나 중공으로 하는 것도 가능하다. 또한, 복합 섬유의 사조수는 1사조의 모노 필라멘트 및 2사조 이상의 멀티 필라멘트이어도 된다. 방사된 복합 섬유는 고배향으로서 역학 특성을 향상시킨다고 하는 관점으로부터, 일단 권취된 후에 연신을 행해도 되고, 일단 권취를 행하지 않고, 계속해서 연신을 행해도 된다. 이 연신 조건으로서는 예를 들면, 한쌍 이상의 롤러로 이루어지는 연신기에 있어서, 일반적으로 용해 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 주속비에 의해, 섬유축 방향에 무리없이 연신되고, 또한 열 셋트되어서 권취되고, 도 7과 같은 해도 복합 섬유 단면을 갖는 복합 섬유를 얻을 수 있다.

또한, 유리전이를 나타내지 않는 폴리머의 경우에는 복합 섬유의 동적 점탄성(tanδ)의 측정을 행하고, 얻어지는 tanδ의 고온측의 피크 온도 이상의 온도를 예비 가열 온도로서 선택하면 된다. 여기서, 연신 배율을 높이고, 역학 물성을 향상시킨다고 하는 관점으로부터, 이 연신 공정을 다단으로 실시하는 것도 바람직한 수단이다.

이렇게 하여 얻어진 본 발명의 해도 복합 섬유로부터, 극세 섬유를 얻기 위해서는 이용해 성분이 용해 가능한 용제 등에 복합 섬유를 침지해서 이용해 성분을 용출하고, 제거하는 것, 즉 탈해 공정에서 난용해 성분으로 이루어지는 극세 섬유를 얻을 수 있다. 이용출 성분이 5-나트륨술포이소프탈산 등이 공중합된 공중합 PET나 폴리락트산(PLA) 등의 경우에는 수산화 나트륨 수용액 등의 알카리 수용액을 사용할 수 있다. 본 발명의 복합 섬유를 알카리 수용액으로 처리하는 방법으로서는 예를 들면, 복합 섬유 또는 그로 이루어지는 섬유 구조체로 한 후에 알카리 수용액에 침지시키면 된다. 이 때, 알카리 수용액은 50℃ 이상으로 가열하면, 가수 분해의 진행을 빠르게 할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 유체 염색기 등을 이용하고, 처리하면, 한번에 대량으로 처리를 할 수 있기 때문에, 생산성도 좋고, 공업적인 관점으로부터 바람직한 것이다. 이상과 같이, 본 발명의 극세 섬유의 제조 방법을 일반 용해 방사법에 기초하여 설명했지만, 멜트 블로우법 및 스팬 본드법으로도 제조 가능한 것은 말할 필요도 없고, 게다가 습식 및 건습식 등의 용액 방사법 등에 의해 제조하는 것도 가능하다.

실시예

이하 실시예를 들어 본 발명의 극세 섬유에 대해서 구체적으로 설명한다.

실시예 및 비교예에서의 평가는 하기의 방법으로 행했다.

A．고유점도(IV)

오르쏘클로로페놀을 용매로서 25℃에서 측정했다.

B．폴리머의 용융 점도

칩상의 폴리머를 진공 건조기에 의해, 수분율 200ppm으로 하고, Toyo Seiki Manufacturing Co. 제품 캐필로그래프 1B에 의해 변형 속도를 단계적으로 변경하여, 용융 점도를 측정했다. 또한, 측정 온도는 방사 온도와 마찬가지로 하고, 실시예 또는 비교예에는 1216s^-1의 용융 점도를 기재하고 있다. 덧붙여서 말하면, 가열로에 샘플을 투입하고나서 측정 개시까지를 5분으로 하여 질소 분위기하에서 측정을 행했다.

C．섬도

해도 복합 섬유의 경우에는 100m의 질량을 측정하고, 100배함으로써 섬도를 산출했다. 또한, 복합 섬유로부터 해 폴리머를 99% 이상 용출하고 채취한 극세 섬유에 대해서는 10m의 질량을 측정하고, 이것을 1000배 함으로써 섬도를 산출했다. 또한, 이들 샘플의 칭량은 온도 25℃, 습도 55% RH 분위기에서 행했다

같은 조작을 10회 반복하고, 그 단순 평균값을 dtex단위에서 소수점 둘째자리를 반올림한 값을 섬도로 했다. 해 폴리머의 용출 판정은 해 폴리머의 용출률과 샘플의 감량률(하기 식)이 같은 값으로 하고, 샘플의 감량률로부터 평가하는 것이다.

감량률(%)=(1-용출 처리 후 샘플 중량/용출 처리 전의 샘플 중량)×100

D．섬유의 역학 특성

복합 섬유 및 극세 섬유를 ORIENTEC Co., LTD. 제품 인장 시험기 “텐실론”(등록상표）UCT-100형을 사용하고, 시료 길이 20cm, 인장 속도 100%/min의 조건으로 응력-변형 곡선을 측정한다. 파단시의 하중을 판독하고, 그 하중을 초기 섬도로 나눔으로써 강도를 산출했다. 파단시의 변형을 판독하고, 시료 길이로 나눈 값을 신도로 산출했다. 강도의 단위는 cN/dtex, 신도의 단위는 %로서 평가했다. 어느 쪽의 값도 이 조작을 수준마다 5회 반복하고, 얻어진 결과의 단순 평균값을 구했다. 강도는 소수점 둘째 자리를 반올림한 값으로 하고 신도는 소수점 이하를 반올림한 값으로 하고 있다.

E．복합 섬유의 단면 관찰에 있어서의 각 파라미터(복합 섬유 직경(D), 복합 섬유 단면적(Ac), 도 성분의 최대 직경(d), 도 성분간 거리(W), 해 성분 영역 폭(H), 해 성분 영역 길이(L), 해 성분 영역의 총 단면적(As). 인접 도 성분 평행도(θ))

채취한 해도 복합 섬유를 에폭시 수지로 포매하고, Reichert사 제품 FC·4E형 크라이오 섹셔닝 시스템으로 동결하고, 다이아몬드 나이프를 구비한 Reichert-Nissei ultracut N으로 절삭한 후, 그 절삭면을 KEYENCE CORPORATION 제품 VE-7800형 주사형 전자 현미경(SEM)으로 복합 섬유의 단면을 촬영했다.

무작위로 선정한 화상으로부터 각각 복합 섬유 직경(D), 도 성분의 최대 직경(d), 도 성분간 거리(W), 해 성분 영역 폭(H), 해 성분 영역 길이(L) 및 인접 도 성분 평행도(θ)에 대해서, 화상 처리 소프트(WINROOF)를 이용하여 평가했다.

또한, 도 성분의 최대 직경(d)에 대해서는 150개 이상의 도 성분을 관찰할 수 있는 배율로서 화상을 촬영하고, 촬영된 화상으로부터 무작위로 추출한 150개의 도 성분의 도 성분 직경을 측정했다. 도 성분 직경의 값에 관해서는 nm 단위로 소수점 첫째 자리까지 측정하고, 소수점 이하를 반올림하는 것이다. 촬영한 150개의 도 성분의 직경을 조사하고, 이 최대값을 도 성분의 최대 직경(d)으로 했다.

또한, 복합 섬유 직경(D), 도 성분간 거리(W), 해 성분 영역 폭(H) 및 해 성분 영역 길이(L)에 대해서는 무작위로 선정한 멀티 필라멘트 중 복합 섬유 10개 이상을 관측하고, 단면 화상으로부터, 모두 ㎛ 단위로 소수점 둘째 자리까지 측정하고, 소수점 첫째 자리에서 반올림했다. 이상의 조작을 각각 10개소 이상에서 행하고, 단순한 수 평균값을 구한 것이다. 이 얻어진 복합 섬유 직경(D), 해 성분 영역 폭(H) 및 해 성분 영역 길이(L)로부터 각각 1개의 복합 섬유당의 복합 섬유 단면적(Ac) 및 해 성분 영역의 총단면적(As)을 구했다.

인접 도 성분 평행도는 도 성분의 배치의 규칙성을 나타내는 지표이다. 도 19에 예시하는 바와 같이, 근접한 4개의 도 성분에 있어서, 인접한 2개의 도 성분 의 중심을 연결한 직선끼리(도 19 중의 45-(a)(2개의 도 성분의 중심을 연결한 직선(1)) 및 45-(b)(다른 2개의 도 성분 중심을 연결한 직선(2)))가 이루는 각도(θ)를 인접 도 성분 평행도로 했다. 또한, 측정은 무작위로 선정한 멀티 필라멘트 중의 복합 섬유 10개 이상을 대상으로, 각각의 복합 섬유에서 10개소 이상 관측하고, 단순한 수 평균값을 구한 것이다.

F．해 폴리머의 용출성

이 항목 해 성분 영역의 존재에 의한 효과를 평가하는 것이다. 각 방사 조건으로 채취한 복합 섬유를 제직하고, 얻어진 편성포를 80℃의 수산화 나트륨 3중량 % 수용액이 채워진 탈해욕(욕비 1:100(편성포: 용제))에 15분간 침지시켜 해 폴리머를 용출시켰다. 여기서 말하는 욕비란 시료와 용제의 질량비를 의미하고, 욕비 1:100이란 시료의 100배의 질량의 용제로 용출 처리를 실시한 것을 나타내고 있다.

해 폴리머를 용출 후, 수분을 제거하고, 용출 처리된 시료를 60℃의 열풍 건조기 중에서 건조했다. 이 시료의 용출 처리 전후의 질량을 온도 25℃, 습도 55% RH 분위기에서 측정하고, 하기 식에 기초하여 감량률(%)을 산출했다. 산출한 감량률로부터 복합 섬유의 해 폴리머 용출성을 하기의 3단계로 평가했다.

감량률(%) = (1-용출 처리 후 샘플 중량/용출 처리 전의 샘플 중량)×100

<해 폴리머의 용출성 평가>

우수 : 감량률이 해 폴리머 비율(％）± 5(%)의 범위

양호 : 감량률이 해 폴리머 비율(%)의 -5(%)∼-10(%)의 범위

불량 : 감량률이 해 폴리머의 비율(%) - 10(%) 이하.

G．해 폴리머의 용출 처리시의 극세 섬유(도 성분)의 탈락 평가

각 방사 조건에서 채취한 복합 섬유를 제직하고, 얻어진 편성포를 10g 준비하고, 80℃의 수산화 나트륨 3중량% 수용액으로 채워진 탈해욕(욕비 1:100)으로 해 폴리머를 99% 이상 용출했다.

여기서, 말하는 욕비란 샘플과 용제의 질량비를 의미하고, 욕비 1:100은 샘플 질량의 100배 질량의 용제로 용출 처리를 실시한 것을 나타내고 있다. 또한, 해 폴리머의 용출 판정은 해 폴리머의 용출률과 샘플의 감량률(하기 식)이 같은 값인 것으로 하고, 샘플의 감량률로부터 평가하는 것이다.

감량률(%) = (1 - 용출 처리 후 샘플 중량/용출 처리 전의 샘플 중량) × 100

극세 섬유의 탈락 유무를 확인하기 위해서, 하기의 평가를 행했다.

해 폴리머의 용출 처리한 용액을 100ml 채취하고, 이 용액을 보류 입자 직경 0.5㎛의 유리 섬유 여과지에 통과시킨다. 여과지의 처리 전후의 온도 25℃, 습도 55% RH 분위기에서 측정한 건조 질량차로부터 극세 섬유의 탈락의 유무를 판단했다.

<극세 섬유의 탈락 평가>

우수 : 질량차가 3mg 미만

양호 : 질량차가 3mg 이상 7mg 미만

허용 : 질량차가 7mg 이상 10mg 미만

불가 : 질량차가 10mg 이상.

[실시예 1] 도 폴리머로서, 고유 점도(IV) 0.63dl/g의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET 용융 점도: 120Pa·s)와 해 폴리머로서, IV 0.58dl/g의 5-나트륨술포이소프탈산 5.0몰% 공중합한 PET(이하 「공중합 PET 1」용융 점도: 140Pa·s)를 290℃에서 각각 용융 후, 계량하고, 도 2에 나타낸 본 실시형태의 복합 구금(7)이 조립된 방사팩에 유입시켜 해도 복합 폴리머류를 용융 토출했다. 투입한 단위 시간당의 폴리머 질량을 기준으로 한 해도 폴리머 비율은 50/50으로 했다. 토출한 복합 폴리머류를 냉각 고화 후 유제 부여하고, 방사 속도 1500m/min으로 권취하고, 150dtex-15필라멘트(단구멍 토출량 2.25g/min)의 미연신 섬유를 채취했다.

권취한 미연신 섬유를 90℃와 130℃에 가열한 롤러 사이에서 3.0배 연신을 행하고, 50dtex-15필라멘트의 복합 섬유로 했다. 여기서, 실시예 1에서 사용한 도 6에 나타내는 분배 방식 구금을 사용했다. 토출 판(2)에 있어서는 조건(i)이 되는 구멍을 도 28에 예시되는 6각 격자로 배치하고, 구멍 충전 밀도를 1.5(개/mm²)로 했다. 여기서 토출 구멍 집합체의 외접원의 반경을 「반경(R)」로 정의했다(「반경(R)」은 이하 같은 정의이다).

실시예 1에서 사용한 토출 판에서는 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군을 토출 구멍 집합체의 외접원의 외주로부터, 반경 0.7R의 원주선상까지, 4개소 해도 토출 구멍군에 끼워지는 형태로 배치했다.

표 1에 기재된 바와 같이, 얻어진 복합 섬유의 단면에는 도 14에 예시되는 바와 같은 해 성분 영역(44)이 4개소 형성되어 있는 것이었다. 이 단면 관측 결과는 표 1에 기재된 바와 같이, 본 발명의 청구항 1에 기재된 복합 섬유가 채취되어 있는 것을 확인했다. 이 채취한 복합 섬유는 강도 2.5cN/dtex, 신도 34%로 고차 가공성에 문제가 없는 역학 특성을 갖고 있었다. 해 성분의 용출성은 양호(양)이었다. 이 탈해 가공시의 효율이 향상한 결과, 극세 섬유의 역학 특성은 뛰어난 특성을 갖고 있고(강도: 2.4cN/dtex 신도: 45%), 탈해 시의 극세 섬유의 탈락은 적은 것이었다(탈락 평가: 양호). 제사 조건 및 복합 섬유 및 극세 섬유의 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

[실시예 2] 도 29에 예시되는 도 토출 구멍(13)및 해 토출 구멍(12)을 4각 격자로 하여 구멍 충전 밀도를 2.0(개/mm²)로 하고, 실시예 1과 동일하게 해도 토출 구멍군의 일부가 4개소의 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군을 끼우는 형태로 배치한 토출 판이 조립된 복합 구금을 사용한 것 이외는 모두 실시예 1을 따라서 실시했다.

실시예 2에서는 실시예 1과 동일하게 복합 단면에 해 성분 영역이 형성되어 있음으로써 양호한 해 폴리머 용출성을 갖고 있고(해 폴리머 용출성: 양호), 탈해 시의 극세 섬유의 탈락은 적은 것이었다(탈락 평가: 양호). 제사 조건 및 복합 섬유 및 극세 섬유의 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

[실시예 3] 도 30에 예시하는 바와 같이 도 토출 구멍(13)을 3각 격자로 배치하고, 또한 해 토출 구멍(12)을 배치하여 구멍 충전 밀도를 3.0(개/mm²)로 하고 실시예 1과 동일하게 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군을 4개소 해도 토출 구멍군의 일부를 양측에 끼우는 형태로 배치한 토출 판이 조립된 복합 구금을 사용한 것이외는 모두 실시예 1과 동일하게 복합 섬유를 얻었다.

실시예 3의 복합 섬유의 단면에는 도 14에서 예시되는 바와 같은 4개의 해 성분 영역이 존재한 것이었다. 그들의 해 성분 영역은 단면 관찰에 있어서 섬유 표면의 상, 우, 하 및 좌로부터 중심 방향으로 향하고 있지만, 중심까지는 이르지 않고 있었다. 그 형상 거의 장방형 방향이었다. 또한, 복합 섬유의 단면 파라미터는 표 1에 기재된 바와 같고, 본 발명의 복합 섬유의 요건을 만족하는 것이었다. 실시예 3에서는 도 충전 밀도를 더욱 높였음에도 불구하고, 실시예 1 및 실시예 2와 동등의 양호한 해 폴리머 용출성을 갖고 있고(해 폴리머 용출성: 양호), 또한 극세 섬유의 직경이 축소되었음에도 불구하고, 탈해 시의 극세 섬유의 탈락은 여전히 적은 것이었다(탈락 평가: 양호). 제사 조건 및 복합 섬유 및 극세 섬유의 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

[실시예 4] 실시예 4에서 사용한 복합 구금에는 도 10에 나타내는 바와 같은 파이프 방식 구금으로 구멍 충전 밀도를 1.2(개/mm²)로 하고, 도 31에 나타내는 토출 판이 조립된 복합 구금을 사용한 것 이외는 모두 실시예 1과 동일하게 복합 섬유를 얻었다.

실시예 4의 복합 섬유는 그 단면에 도 14에 나타내는 바와 같이 해 성분 영역이 4개소 형성되어 있는 것이었다. 또한, 복합 섬유의 단면 파라미터는 표 1에 기재된 것과 같고, 본 발명의 복합 섬유의 요건을 만족하는 것이었다. 실시예 4에서는 양호한 해 폴리머 용출성을 갖고 있지만(해 폴리머 용출성: 양호), 실시예 1과 비교하여 해도 영역의 도 성분의 배치가 밀집 충전된 것이고, 완전 탈해에는 약간 시간을 요하는 것이었다. 이 때문에, 탈해 시의 극세 섬유의 탈락이 약간 증가하는 경향이 있지만, 문제가 없는 레벨이었다(탈락 평가: 허용). 또한, 이 영향으로부터인지 극세 섬유의 역학 특성은 실시예 1과 비교하면 조금 저하하는 것이었지만, 이것도 실용에 문제가 없는 레벨이다(강도 1.8cN/dtex 신도 37%). 제사 조건 및 복합 섬유 및 극세 섬유의 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

[실시예 5] 도 12에 나타낸 바와 같이, 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군을 반경 0.5R의 원주선상까지 달하도록 배치하고, 구멍 충전 밀도를 1.4(개/mm²)로 한 토출 판이 조립된 복합 구금을 사용한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 복합 섬유를 얻었다.

실시예 5의 복합 섬유는 그 단면에 도 14에 나타낸 바와 같이 해 성분 영역이 4개소 형성되어 있는 것이었다. 복합 섬유의 단면 파라미터는 표 1에 기재된 바와 같고, 본 발명의 복합 섬유의 요건을 만족하는 것이었다. 실시예 5에 있어서는 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군을 반경 0.5R의 원주선상까지 달하도록 배치했기 때문에, 해 성분 영역이 실시예 1과 비교하여 복합 섬유의 내부까지 연장되어서 존재하고 있고, 복합 섬유 직경(D)과 해 성분 영역의 폭(H)의 비(H/D)는 0.03으로 실시예 1과 동등임에도 불구하고, 해 폴리머 용출성은 대단히 우수한 것이었다(해 폴리머 용출성: 우수함). 실시예 5의 샘플에 있어서는 해 폴리머 용출성 평가와 같은 용출 처리 조건으로 5분간 처리하고, 처리 후의 샘플의 극세 섬유속을 관찰한 바, 복합 섬유에 크랙이 형성된 영향에 의해 복합 섬유가 복수로 분할되어 있는 것이고, 이 효과에 의해 해 폴리머 용출성이 향상한 것이라 고찰된다. 또한, 완전 탈해에 요하는 처리 시간을 단축할 수 있었던 것으로서 극세 섬유의 탈락은 거의 일어나지 않는 것이고(탈락 평가: 우수), 극세 섬유의 강도도 우수한 특성을 갖는 것이 되었다(강도 2.6cN/dtex 신도 57%). 제사 조건 및 복합 섬유 및 극세 섬유의 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

[실시예 6] 도 폴리머 비율을 80%로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 복합 섬유를 얻었다.

실시예 6의 복합 섬유는 그 단면이 도 14에 나타내는 바와 같이, 해 성분 영역이 4개소 형성되어 있는 것이었다. 복합 섬유의 단면 파라미터는 표 1에 기재된 바와 같고, 본 발명의 복합 섬유의 요건을 만족하는 것이었다. 실시예 6에 있어서는 도 폴리머 비율을 증가시킴으로써, 복합 섬유의 역학 특성이 실시예 1에 비해서 크게 향상했다(강도 3.3cN/dtex, 신도 30%). 실시예 6은 방사나 연신 등의 제사 공정 중이나 편성포 등에서의 가공 공정에 있어서도 실의 끊어짐 등이 발생하지 않고, 품위가 우수한 것이었다. 또한, 도 폴리머 비율을 80%로 높인 것임에도 불구하고, 본 발명의 특징인 해 성분 영역의 효과에 의해, 해 폴리머 용출성은 양호한 성능을 갖고 있는 것이었다(해 폴리머 용출성: 양호). 이러한 해 폴리머 용출성에 더해서, 제사 공정에 있어서, 도 성분의 섬유 구조가 고도로 형성되는 점에서, 탈해 시의 극세 섬유의 탈락은 없고(탈락 평가: 우수), 극세 섬유도 뛰어난 역학 특성을 갖는 것이었다(강도 3.1cN/dtex 신도 40%). 제사 조건 및 복합 섬유 및 극세 섬유의 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

[실시예 7] 도 폴리머 비율을 20%로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 복합 섬유를 얻었다.

실시예 7의 복합 섬유는 그 단면에 도 14에서 나타내는 바와 같이, 해 성분 영역이 4개소 형성되어 있는 것이었다. 또한, 복합 섬유의 단면 파라미터는 표 1에 기재된 바와 같고, 본 발명의 복합 섬유의 요건을 만족하는 것이었다. 실시예 7에 있어서는 도 폴리머 비율을 감소시킴으로써, 복합 섬유 직경(D)과 해 성분 영역의 폭(H)의 비(H/D)는 0.25로 증가하고, 해 폴리머 용출성이 매우 우수한 것이었다(해 폴리머 용출성: 우수). 실시예 5의 경우와 동일하게, 해 폴리머 용출성 평가와 같은 용출 처리 조건으로 5분간 처리하고, 처리 후의 샘플의 극세 섬유속을 관찰한 바, 복합 섬유는 이미 복합 섬유가 복수로 분할되어 있고, 많은 부분에서 이미 극세 섬유가 발생하고 있는 것이었다. 한편, 극세 섬유에 있어서는 도 폴리머 비율을 낮게 설정함으로써 도 성분의 섬유 구조 형성이 불충분했기 때문인지, 극세 섬유의 탈락에 있어서는 실시예 1 대비 미증하는 것이었지만, 실용에 있어서 문제가 없는 레벨이었다(탈락 평가: 허용). 제사 조건 및 복합 섬유 및 극세 섬유의 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

[비교예 1]

도 토출 구멍 및 해 토출 구멍을 실시예 1과 동일하게 6각 격자로 하고, 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군을 배치하지 않은 토출 판이 조립된 복합 구금을 사용한 것 이외는 모두 실시예 1과 마찬가지로 복합 섬유를 얻었다.

비교예 1의 복합 섬유에서는 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군을 배치하지 않음으로써 그 단면에 본 발명의 특징인 해 성분 영역은 형성되어 있지 않고, 도 2 7에 예시하는 바와 같은, 소위 종래한 바와 같이, 해도 복합 섬유가 얻어지는 것이었다.

비교예 1에 있어서는 실시예 1과 거의 동등의 역학 특성을 얻고 있지만 (강도 1.9cN/dtex, 신도 32%), 해 폴리머의 용출이 복합 섬유의 최외층으로부터 서서히 진행해가는 것이기 때문에, 해 폴리머 용출성이 대폭 저하한 것이었다(해 폴리머 용출성: 불량). 비교예 1의 샘플을 실시예 5의 경우와 동일하게, 해 폴리머 용출성 평가와 동일한 용출 처리 조건으로 5분간 처리하고, 처리 후의 샘플의 극세 섬유속을 관찰한 바, 복합 섬유는 표층의 해 성분이 용출되어 있을 뿐이고, 탈해가 거의 진행하지 않고 있는 것이었다. 이 영향으로부터, 비교예 1의 샘플에 대해서는 완전 탈해까지의 시간을 대폭 연장할 필요가 있고, 결과적으로 복합 섬유의 최외층부근에 배치되어 있었던 도 성분도 용제로 처리되는 결과가 되고, 극세 섬유의 탈락이 많이 보이는 것이었다(탈락 평가: 불가). 이 때문에, 극세 섬유의 역학 특성은 실시예 1과 비교하면, 크게 저하한 것이고(강도 1.8cN/dtex 신도 16%), 이 극세 섬유속을 관찰하면, 세절된 극세 섬유가 보풀이 일어난 것이어서 품위가 양호하지 않은 것이었다. 제사 조건 및 복합 섬유 및 극세 섬유의 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

[비교예 2]

도 토출 구멍 및 해 토출 구멍을 실시예 1과 동일하게 6각 격자로 하고, 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군을 배치하지 않고 구멍 충전 밀도를 3.0(개/mm²)로 한 토출 판이 조립된 복합 구금을 사용하고, 도 폴리머 비율을 80%로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 복합 섬유를 얻었다.

비교예 2의 복합 섬유에서는 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군을 배치하지 않은 것으로서 그 단면에 본 발명의 특징인 해 성분 영역은 형성되어 있지 않고, 비교예 1과 비교해서, 섬수가 2배로 증가하고, 도 성분이 복합 섬유의 단면 전체에 밀집 충전된 단면 구조를 갖고 있었다.

비교예 2에서는 복합 섬유의 역학 특성에 있어서는 비교적 뛰어난 특성을 갖고 있지만(강도 3.6cN/dtex, 신도 33%), 도 성분이 빈틈없이 배치된 구조이고, 해 폴리머의 용출이 매우 진행하기 어려워진 것에 의해 해 폴리머 용출성은 매우 낮은 것이었다(해 폴리머 용출성: 불량). 비교예 2의 샘플을 실시예 5의 경우와 동일하게, 해 폴리머 용출성 평가와 같은 용출 처리 조건으로 5분간 처리한 샘플의 섬유속을 관찰한 바, 해 폴리머의 용출이 거의 진행되지 않고 있는 것이고, 복합 섬유는 거의 처리 전의 상태를 유지한 것이었다. 비교예 1의 경우에는 부분적으로는 극세 섬유가 발생하고 있는 개소가 보인 점에서, 비교예 2는 비교예 1로부터 더욱 해 폴리머의 용출성이 저하하고 있는 것이었다.

이 영향으로부터, 비교예 2의 샘플에 대해서는 해 폴리머의 용출 시간을 연장하여도, 복합 섬유의 내부에서는 해 폴리머가 남은 상태의 것밖에 얻어지지 않고, 수산화 나트륨 수용액에 의한 처리를 2시간에 도달한 바에서 중지했다. 극세 섬유의 탈락을 확인한 바, 많은 탈락이 보이는 것이었다(탈락 평가: 불가). 참고까지 이 2시간 처리 샘플의 역학 특성을 조사해 본 바, 역학 특성은 매우 낮은 것이고, 품위가 우수하지 않은 것이었다. 제사 조건 및 복합 섬유 및 극세 섬유의 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

[비교예 3] 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군이 배치되지 않고 있는 토출 판이 조립되어 있는 도 10에 예시되는 바와 같은 파이프 방식 구금을 사용하는 것 이외는 모두 실시예 1과 동일하게 복합 섬유를 얻었다.

비교예 3의 복합 섬유는 비교예 1과 동일하게 본 발명의 특징인 해 성분 영역이 형성되지 않고 있는 것이고, 실시예 1과 비교하여 도 성분이 복합 섬유의 중심으로부터 동심원상으로 배치되어 있고, 인접 도 성분 평행도(θ)는 25°이었다.

비교예 3의 복합 섬유는 방사 공정에서는 특별히 문제가 없었지만, 연신 공 정도에서는 실의 끊어짐의 발생이 눈에 띄는 것이었다. 한편, 복합 섬유의 역학 특성은 불균일이 있지만, 양호한 것이고(강도 2.5cN/dtex 신도 38%), 도 성분간 거리가 큰 것에 의해 해 폴리머 용출성은 문제가 없는 레벨이었다(해 폴리머 용출성: 양호). 그러나, 상기한 바와 같이, 복합 섬유의 품위가 양호하지 않는 것에 더해서 본 발명에서 말하는 규칙적이지 않는 도 성분의 배치이었기 때문에, 도 성분의 섬유 구조의 고도화에는 한계가 있고, 완전 탈해시에는 극세 섬유의 탈락이 많이 보이는 것이었다(탈락 평가: 불가). 이 때문에, 극세 섬유의 역학 특성은 실시예 1과 비교하면, 크게 저하한 것이고(강도 1.5cN/dtex 신도 13%), 품위가 떨어지는 것이었다. 제사 조건 및 복합 섬유 및 극세 섬유의 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

[비교예 4] 비교예 3과 같은 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군이 배치되지 않고 있는 토출 판이 조립된 파이프 방식 구금을 이용하여, 도 폴리머 비율을 70%로 한 것 이외는 모두 실시예 1과 동일하게 복합 섬유를 얻었다. 덧붙여서 말하면, 비교예 4에 있어서는 도 폴리머 비율 80%로 하여 방사를 실시했지만, 도 성분끼리가 융착함으로써, 복합 단면이 붕괴된 것이 되었기 때문에, 도 폴리머 비율을 70%까지 감소시켜서 방사한 것이다.

비교예 4의 복합 섬유는 비교예 3과 동일하게 본 발명의 특징인 해 성분 영역이 형성되지 않고 있는 것이고, 비교예 3과 비교하여 도 폴리머 비율을 높임으로써, 복합 섬유의 단면에 도 성분이 빈틈없이 배열된 것이었다. 또한, 인접 도 성분평행도(θ)는 17°이었다.

비교예 4의 복합 섬유의 역학 특성은 비교예 3과 동일한 불균일이 있으나 비교적 양호한 것이었지만(강도 2.8cN/dtex 신도 31%), 도 성분이 빈틈없이 배열됨으로써 해 폴리머의 용출이 효율적으로 진행되지 않고, 도 폴리머 비율이 10% 높은 실시예 6과 비교해도, 해 폴리머 용출성이 저하한 것이었다(해 폴리머 용출성: 불량). 이 때문에, 비교예 4의 복합 섬유에 있어서는 실시예 6과 비교해서 해 폴리머의 용출 처리 시간이 2배 이상 필요로 되는 것이고, 극세 섬유의 탈락이 많이 보이는 것이었다(탈락 평가: 불가). 이 때문에, 극세 섬유에는 보풀이 보이는 등, 품위가 저하한 것이고, 역학 특성에 있어서도 실시예 6과 비교해서 대폭 저하한 것이었다(강도 1.7cN/dtex 신도 18%). 결과를 표 2에 나타낸다.

[비교예 5]

비교예 3과 동일한 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군이 배치되지 않고 있는 파이프 방식 구금에 있어서, 도 성분용 파이프 군을 정삼각형 격자상으로 배열하고, 도 17에 예시하는 바와 같은 복합 폴리머 토출 구멍(15)이 존재하고, 해 폴리머의 진입 유로를 설치한 토출 판(11)(단 여기에는 토출 구멍은 없다)이 조립된 복합 구금을 사용하고, 또한 도 폴리머 비율을 80%로 했다. 이 조건은 특허문헌 2에 개시된 방법에 준한 것이다. 상기 조건으로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 복합 섬유를 얻었다.

비교예 5에 있어서는 도 폴리머 비율 80%로서 방사를 실시했지만, 도 성분끼리의 융착이 억제되어, 해도 복합 단면을 형성하는 것이 가능해졌다.

단, 비교예 5에 있어서는 본 발명에서 말하는 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군이 설치되지 않고 있다. 이 때문에, 본 발명의 특징인 해 성분 영역이 형성되지 않고 있는 것이고, 복합 단면 전역에 있어서, 도 성분이 빈틈없이 형성된 것이었다. 인접 도 성분 평행도(θ)23°이었다.

단, 비교예 5의 복합 섬유는 도 성분이 빈틈없이 배열된 경우도 있고, 해 폴리머의 용출이 진행되지 않고, 실시예 6과 비교해서 해 폴리머의 용출성이 크게 저하한 것이었다(해 폴리머 용출성: 불량). 이 때문에, 비교예 5에서는 비교예 4와 동일하게 실시예 6과 비교해서 해 폴리머의 용출 처리 시간이 2배 이상 필요로 되는 것이고, 또한 극세 섬유의 탈락이 많이 보이는 것이었다. 또한, 해 폴리머 용출 후의 샘플 관찰에서는 부분적으로 복합 섬유의 중심부에 해 폴리머 쪽이 관찰되는등, 해 폴리머의 용출이 완료되지 않고 있는 것이 있었다. 비교예 5의 극세 섬유속에는 보풀이 보이는 등, 촉감이 나빴다. 역학 특성에 있어서도 비교예 5는 실시예 6과 비교해서 대폭 저하한 것이었다(강도 1.9cN/dtex 신도 12%). 제사 조건 및 복합 섬유 및 극세 섬유의 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

[실시예 8∼10] 해 성분 영역 폭(H)을 변경하기 위해서, 도 28에 예시되는 실시예 6에서 사용한 토출 판의 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군의 구멍수를, 도 28의 망이 제거된 영역에서 3배(실시예 8), 10배(실시예 9), 40배(실시예 10)로 변경한 토출 판이 조립된 복합 구금을 이용하여 실시했다. 또한, 도 성분간 거리를 조정하기 위해서, 도 폴리머 비율을 표 3에 나타내는 바와 같이 변경한 것이외는 모두 실시예 6과 동일하게 복합 섬유를 얻었다.

실시예 8로부터 실시예 10의 복합 섬유에 있어서는 모두 도 14에 예시되는 바와 같은 해 성분 영역이 4개소 형성되어 있는 것이었지만, 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군의 구멍수를 변경함으로써, 해 성분 영역 폭(H)이 실시예 6과 비교해서 증가한 것이었다.

복합 섬유의 역학 특성은 강도 3.2cN/dtex 이상, 신도 29% 이상을 갖는 모두 우수한 것이었다. 또한 제사 공정은 물론, 해 폴리머 용출성 등을 평가하기 위한 편성포 가공에 있어서, 실의 끊어짐이나 보풀이 발생하지 않고, 직물의 품위가 우수한 것이었다.

실시예 6과 비교하여 해 성분 영역이 증가함에 따라서, 해 폴리머 용출성은 향상하는 경향이 보이고, 특히 실시예 9 및 실시예 10에 있어서는 매우 뛰어난 성능을 갖고 있고, 실시예 5와 마찬가지로 처리 시간 5분간으로 채취한 샘플에 있어서는 이미 많은 극세 섬유가 발생한 것이었다.

이 때문에, 실시예 8부터 실시예 10의 복합 섬유에 있어서는 완전하게 해 폴리머를 완전하게 될 때까지 시간을 단축할 수 있었다. 이 때문에, 극세 섬유의 탈락은 적고(탈락 평가: 우수함), 극세 섬유의 역학 특성도 뛰어난 것이었다. 결과를 표 3에 나타낸다.

[실시예 11, 12]

실시예 5에서 사용한 토출 판 대신에 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군이 외층으로부터 내부를 향하고, 또한 중심에는 존재하지 않는 8개소 설치한 토출 판이 조립된 복합 구금을 사용했다. 그리고 도 폴리머 비율을 70%로 하고, 그 이외는 모두 실시예 5와 동일하게 복합 섬유를 얻었다(실시예 11).

또한, 이 실시예 11에서 실시한 방사 조건으로부터, 방사 속도 3000m/min으로 변경하고, 연신 배율을 1.7배로 하여 실시예 12를 실시했다.

실시예 11 및 실시예 12에 있어서는 모두 도 20에 예시되는 바와 같은 해 성분 영역이 8개소에 형성된 것이었다. 실시예 5의 단면과 비교하면, 해 성분 영역의 사이즈는 동등이면서도(L/D:0.25 H/D:0.03), 해 성분 영역이 4개소에서 8개소로 증가한 복합 단면을 형성하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 실시예 11 및 실시예 12에 있어서는 모두 제사 공정에 문제가 없고, 특히 실시예 12에 있어서는 방사 속도를 2배의 3000m/min으로 높였음에도 불구하고, 실의 끊어짐 등은 눈에 띄지 않는 것이었다.

실시예 11 및 실시예 12의 샘플에 대해서는 해 폴리머 용출성도 해 성분 영역의 존재가 증가한 것으로 양호한 것이고(해 폴리머 용출성: 양호), 이 복합 섬유로부터 발생시킨 극세 섬유의 역학 특성은 뛰어난 특성을 갖고 있었다. 결과를 표 3에 나타낸다.

[실시예 13, 14]

실시예 1에서 사용한 구금 대신에, 도 5에 나타내는 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군을 수직으로 교차하도록 각각이 토출 구멍 집합체를 횡단하도록 연속해서 배치한 토출 판이 조립된 복합 구금을 사용했다. 그 이외는 실시예 11과 동일하게 복합 섬유를 얻었다(실시예 13). 또한, 이 실시예 13에서 실시한 방사 조건으로부터, 방사 속도를 3000m/min으로 변경하고, 연신 배율을 1.7배로 하여 실시예 14를 실시했다.

실시예 13 및 실시예 14에 있어서는 모두 도 13에 나타내는 해 성분 영역이 복합 섬유의 단면을 횡단하고, 복합 섬유의 중심에서 수직으로 교차하는 형태로 형성되는 것이었다(L/D: 1.00). 실시예 13 및 실시예 14에서는 실시예 11과 비교해서 해 성분 영역 폭은 동등이면서도(H/D:0.03), As/Ac는 0.153으로 복합 섬유 단면에 있어서, 해 성분 영역의 면적 비율이 증가한 것이고, 이 해 폴리머 용출성은 실시예 11과 비교해서 더욱 향상한 것이었다(해 폴리머 용출성: 우수함).

이 실시예 13 및 실시예 14의 복합 섬유에 있어서는 실시예 5와 마찬가지로 수산화나트륨 수용액으로 5분간 처리한 샘플에서는 복합 섬유가 복수로 분할되어 있는 형태를 관찰할 수 있었다. 이들 복합 섬유에서는 그 단면에 횡단적으로 배치한 해 성분 영역에 크랙이 형성되는 것이었다. 이 때문에, 복합 섬유가 해 폴리머의 용출 처리의 탈해 초기 단계에서 복수로 분할되는 것이었다. 이 효과에 의해, 실시예 13 및 실시예 14의 복합 섬유에서는 도 폴리머 비율이 70%로 비교적 높음에도 불구하고, 완전 탈해까지의 처리 시간을 단축할 수 있었다. 따라서, 극세 섬유의 탈락은 거의 관찰할 수는 없었다(탈락 평가: 우수). 결과를 표 3에 나타낸다.

[실시예 15]

실시예 13에서 사용한 토출 판 대신에, 도 32에 나타내는 토출 구멍 집합체(18)를 횡단하도록 연속해서 설치한 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군을 추가하고, 균등하게 배치한 토출 판을 준비했다. 도 32에서 예시되는 토출 판이 조립된 복합 구금을 사용한 것 이외는 모두 실시예 13과 동일하게 복합 섬유를 방사했다. 실시예 15에서는 도 21에 나타낸 바와 같이, 해 성분 영역이 복합 섬유의 단면을 횡단하는 형태로 4개 45°마다 배치되는 것이었다(H/D:0.03 L/D:1.00).

실시예 15에 대해서는 해 성분 영역이 섬유의 단면을 관통하는 형태가 되고, 해도 영역을 더욱 분할하고 있으므로, 탈해 초기의 단계에서 복합 섬유가 복수로 분할되기 쉽고, 외관상 수산화 나트륨 수용액에 노출되는 표면적이 증가함으로써, 실시예 13과 비교해서 해 폴리머 용출성이 우수한 것이었다(해 폴리머 용출성: 우수). 이 결과, 완전 탈해에 요하는 시간은 비교예와 비교해서 단축할 수 있고, 극세 섬유의 탈락도 거의 보이지 않는 것이었다(탈락 평가: 우수). 결과를 표 3에 나타낸다.

[실시예 17, 18]

도 33에 나타내는 바와 같이 도 토출 구멍(13) 및 해 토출 구멍(12)을 4각 격자로 하고 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군을 토출 구멍 집합체(18)의 중심으로부터 외층을 향해서 0.5R의 범위까지 설치한 토출 판을 준비했다(구멍 충전 밀도 1.5개/mm²). 이 토출 판이 조립된 복합 구금을 사용하고, 해 폴리머로서 IV 0.50dl/g의 5-나트륨술포이소프탈산 8.0몰% 공중합한 PET(공중합 PET2 용융 점도: 120Pa·s)로 한 것 이외는 모두 실시예 6과 동일하게 복합 섬유를 얻었다(실시예 17).

또한, 이 실시예 17에서 사용한 구금의 구멍 충전 밀도를 0.3개/mm²로 한 토출 판(2)을 사용한 것 이외는 모두 실시예 17과 동일하게 실시예 18을 실시했다. 실시예 17 및 실시예 18에 있어서는 모두 도 22에 나타내는 바와 같이 해 성분 영역이 복합 섬유의 중심으로부터 팔방으로 펼쳐져 있는 형태로 형성된 것이었다. 또한, L/D는 0.50이면서도, 구멍 충전 밀도를 변경함으로써 표 4에 기재된 바와 같이, H/D 및 As/Ac가 변화된 복합 섬유로 되어 있었다. 실시예 17 및 실시예 18의 복합 섬유는 실시예 5와 동일하게 조사한 5분간의 용출 처리로 모두 복합 섬유에 단면에 크랙이 형성되는 것이고, 해 성분 영역이 복합 섬유의 최외층에 도달하지 않음에도 불구하고, 해 폴리머의 용출 처리의 초기 단계에서 수산화 나트륨 수용액이 복합 섬유의 내부까지 침입할 수 있는 것이었다. 이 때문에, 해 폴리머 용출성에 있어서는 실시예 18이 해 성분 영역을 넓게 형성할 수 있었기 때문, 우수한 폴리머 용출성을 갖고 있고(해 폴리머 용출성: 우수), 실시예 17에 있어서도 상기한 크랙 형성의 효과에 의해, 양호한 해 폴리머 용출성을 갖는 것이었다(해 폴리머 용출성: 양호). 결과를 표 4에 나타낸다.

[실시예 19]

용출용 해 토출군을 해 성분 영역이 복합 섬유의 중심에서 사다리꼴형으로 형성되는 바와 같이 도 34에 나타내는 형태로, 구멍 충전 밀도를 0.3개/mm²로 한 토출 판을 사용했다. 이 용출용 해 토출군은 토출 구멍 집합체(18)의 중심으로부터 R0.4로 연속적으로 설치된 것이고, 해 성분 영역이 복합 섬유에 있어서 좌우 대칭으로 형세되는 바와 같이 배치한 것이다. 도 34에 예시되는 토출 판이 조립된 복합 구금을 사용한 것 이외는 모두 실시예 17과 동일하게 복합 섬유를 얻었다.

실시예 19의 복합 섬유는 그 단면에 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군의 배치에 의존하고, 도 23에 나타낸 바와 같이 원주 방향(120°）에 연속한 사다리꼴형의 해 성분 영역이 형성되어 있는 것이었다. 실시예 19에 있어서는 실시예 18과 동일하게 해 성분 영역이 복합 섬유의 최외층까지 도달하지 않는 것이지만, 실시예 5와 동일한 단시간 용출 처리(5분간)의 샘플 관찰로부터, 탈해 초기 단계에 있어서, 복합 섬유의 단면에 크랙이 형성되는 것을 확인했다. 이 때문에, 샘플의 해 폴리머 용출성에 관해서는 양호한 것이고(해 폴리머 용출성: 양호), 탈해 시간을 단축할 수 있는 것으로 완전 탈해 시의 극세 섬유의 탈락도 억제된 것이었다(탈락 평가: 양호). 결과를 표 4에 나타낸다.

[실시예 20, 21]

실시예 19의 결과를 받고, 복합 섬유의 중심에 형성되는 해 성분 영역을 확대하기 위해서, 도 34에 예시되는 토출 판의 용출용 해 토출군을 설치하는 범위를 토출 구멍 집합체(18)의 중심으로부터 R0.5까지 연속한 토출 판이 조립된 복합 구금을 사용한 것 이외는 모두 실시예 19와 동일하게 복합 섬유를 얻었다. 또한, 이 실시예 20에서 실시한 방사 조건으로부터, 방사 속도를 3000m/min로 변경하고, 연신 배율을 1.5배로 하여 실시예 21을 실시했다.

실시예 20 및 실시예 21의 복합 섬유에서는 용출용 해 토출군의 설치 범위를 확대한 영향을 받고, 도 24에 예시되는 바와 같이 복합 섬유의 내부에서 실시예 19대비 해 성분 영역이 확대해서 형성된 것이었다. 실시예 20에서는 복합 섬유의 내부에 형성된 해 성분 영역이 확대됨으로써, 실시예 19 대비 탈해 초기에서의 크랙 형성 및 수산화 나트륨 수용액의 침입이 용이해짐으로써 해 폴리머 용출성은 우수한 것이고(해 폴리머 용출성: 우수), 완전 탈해에 요하는 처리 시간을 단축할 수 있음으로써 극세 섬유의 탈락은 확인되지 않는 것이었다(탈락 평가: 우수).

이 때문에, 탈해 후의 극세 섬유의 역학 특성은 우수한 것이고, 그 극세 섬유속에도 피브릴화 등이 없는 품위가 우수한 것이 되었다. 실시예 21에서는 방사 속도를 증가시켰음에도 불구하고, 방사 공정 및 연신 공정에서 실의 끊어짐이 없고, 양호한 제사성을 갖고 있는 것에 더해서, 실시예 19와 동일하게 해 폴리머의 용출 처리의 초기 단계에 있어서, 복합 섬유에 크랙이 형성되는 것이고, 해 폴리머 용출성에 관해서도 양호한 특성을 갖고 있는 것을 확인할 수 있었다(해 폴리머 용출성: 양호).

[실시예 22]

도 35에 예시되는 바와 같이 복합 섬유의 단면에 있어서, 해 성분 영역이 등간격으로 수직으로 교차하는 바와 같이 형성되도록 용출용 해 토출군을 배치한 토출 판을 조립한 복합 구금을 사용한 것 이외는 모두 실시예 11과 동일하게 복합 섬유를 얻었다.

실시예 22의 복합 섬유의 단면에 있어서는 도 26에 예시되는 바와 같이 해도 영역에 끼워져 해 성분 영역이 등간격으로 형성되어 있는 것이었다.

실시예 22에 있어서는 실시예 5와 동일한 단시간 처리의 샘플에서, 복합 단면에 복수의 크랙이 형성되어 있는 것이 확인되고, 해도 영역이 복수로 분할되어서 존재하고 있는 것이었다. 상기한 복합 섬유가 해 폴리머의 용출 처리의 초기 단계에서 복수로 분할되는 효과에 의해, 수산화 나트륨 수용액에 노출되는 해 폴리머의 비표면적이 증대하고, 해 폴리머 용출성은 매우 우수한 것이었다(해 폴리머 용출성: 우수). 이러한 효과로부터, 완전하게 해 폴리머가 용출하는 처리 시간을 대폭적으로 단축하는 것이 가능하고, 탈해 시의 극세 섬유의 탈락은 거의 없고(탈락 평가: 우수), 극세 섬유의 보풀 등이 없고, 뛰어난 역학 특성을 갖고 있는 것이었다. 결과를 표 4에 나타낸다.

[실시예 23]

용출용 해 토출군을 해 성분 영역이 복합 섬유의 중심에서 삼각형으로 형성되는 바와 같이 도 36에 예시되는 바와 같은 형태로 하고, 구멍 충전 밀도를 0.3개/mm²로 한 토출 판이 조립된 복합 구금을 사용한 것 이외는 모두 실시예 19와 동일하게 복합 섬유를 얻었다.

실시예 23의 복합 섬유는 그 단면에 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군의 배치에 의존하고, 도 25에 나타낸 바와 같이 삼각형의 해 성분 영역이 형성되어 있는 것이었다. 실시예 23에 있어서는 실시예 19와 동일하게 해 성분 영역이 복합 섬유의 최외층까지 도달하지 않는 것이지만, 실시예 5와 동일한 단시간 용출 처리(5분간)의 샘플 관찰로부터, 탈해 초기 단계에 있어서, 복합 섬유의 단면에 크랙이 형성되는 것이 확인되었다. 이 때문에, 샘플의 해 폴리머 용출성에 관해서는 양호한 것이고(해 폴리머 용출성: 우수), 탈해 시간을 단축할 수 있는 것으로 완전 탈해시의 극세 섬유의 탈락도 억제된 것이었다(탈락 평가: 우수). 결과를 표 4에 나타낸다.

1 : 분배 장치 2 : 토출 판
3 : 축류 판 4 : 토출 도입 구멍
5 : 축류 구멍 6 : 구금 토출 구멍
7 : 복합 구금 8 : 방사 팩
9 : 냉각 장치 10 : 스핀 블록
11 : 토출 판 12 : 해 토출 구멍
13 : 도 토출 구멍 15 : 복합 폴리머 토출 구멍
16 : 계량 판 17 : 분배 판
18 : 토출 구멍 집합체 19 : 해도 토출 구멍군
20 : 파이프 21 : 해 폴리머 도입 유로
22 : 도 폴리머 도입 유로 23 : 해 폴리머 분배 실
30 : 공통 외접선 40 : 복합 섬유
41 : 해 성분 42 : 해도 영역
43 : 도 성분 44 : 해 성분 영역
51 : 분배 홈 52 : 분배 구멍
61 : 해 폴리머 도입 유로 62 : 파이프
63 : 해 폴리머 분배 실 64 : 분배 장치
65 : 해 토출 구멍 66 : 복합 폴리머 토출 구멍
67 : 토출 판

Claims (21)

1. 해 성분 및 도 성분을 갖는 복합 섬유로서,
   복합 섬유의 단면 관찰에 있어서,
   해 성분 중에 복수의 도 성분이 배치된 해도 영역과,
   해 성분만으로 형성되고, 해도 영역에 의해 끼워져 있는 1개 또는 2개 이상의 해 성분 영역을 갖고,
   상기 해 성분 영역의 폭(H)은 상기 해도 영역내에 존재하고 또한 인접하는 도 성분끼리의 거리(W)의 최대값보다 크고,
   해 성분 영역은 십자형인 것을 특징으로 하는 복합 섬유.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 해 성분 영역은 상기 복합 섬유의 표층으로부터 내부 방향으로 통하고 있는 것을 특징으로 하는 복합 섬유.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 해도 영역의 도 성분은 규칙적으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 섬유.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 해도 복합 섬유의 단면 관찰에 있어서, 해 성분 영역의 길이(L)와 복합 섬유의 직경(D)의 비(L/D)가 0.25 이상인 것을 특징으로 하는 복합 섬유.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 해도 복합 섬유의 단면 관찰에 있어서, 해 성분 영역의 폭(H)은 도 성분의 최대 직경(d)보다 큰 것을 특징으로 하는 복합 섬유.
6. 제 5 항에 있어서,
   단면 관찰에 있어서, 적어도 하나의 해 성분은, 해 성분 영역의 폭(H)이 도 성분의 최대 직경(d)보다 크고, 해 성분 영역의 폭(H) 이상이 되는 해 성분 영역의 길이(L)가, 복합 섬유의 직경(D)의 1/4 이상인 것을 특징으로 하는 복합 섬유.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   단면 관찰에 있어서, 해 성분 영역의 폭(H)과 복합 섬유의 직경(D)은 하기 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 복합 섬유.
   0.001 < H/D < 0.2
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   단면 관찰에 있어서, 복합 섬유의 단면적(Ac)과 해 성분 영역의 면적의 합계(As)는 하기 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 복합 섬유.
   0.05 ≤ As/Ac ≤ 0.35
9. 삭제
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 복합 섬유로부터 해 폴리머를 용출하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 극세 섬유의 제조 방법.
11. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 복합 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 제품.
12. 제 10 항에 기재된 극세 섬유의 제조 방법으로 얻어진 극세 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 제품.
13. 도 폴리머와 해 폴리머로 구성되는 복합 폴리머를 토출하기 위한 복합 구금으로서, 하기 (1) 및 (2)의 요건을 만족하는 것을 특징으로 하는 복합 구금.
    (1) 복합 구금은 각 폴리머를 분배하는 분배 장치와,
    상기 분배 장치의 폴리머 방출 경로 방향의 하류측에 위치하고, 복수의 해 토출 구멍과, 복수의 도 토출 구멍 및 복수의 복합 폴리머 토출 구멍에서 선택되는 적어도 1종 이상의 토출 구멍을 갖는 토출 판과,
    상기 토출 판의 폴리머 방출 경로 방향의 하류측에 위치하고,
    상기 해 토출 구멍 및 상기 도 토출 구멍,
    상기 해 토출 구멍 및 상기 복합 폴리머 토출 구멍,
    및 상기 해 토출 구멍, 상기 도 토출 구멍 및 상기 복합 폴리머 토출 구멍의 조합 중 어느 하나에서 선택되는 토출 구멍의 조합의 토출 구멍에 연통한 토출 도입 구멍을 갖는 축류 판으로 구성되어 있는 것.
    (2) 상기 토출 판은 복수의 토출 구멍으로 구성되는 토출 구멍 집합체를 갖고, 상기 토출 구멍 집합체는 상기 해 토출 구멍으로 형성되는 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군과, (i)∼(v) 중 어느 하나로 형성되는 적어도 하나 이상의 해도 토출 구멍군으로 구성되어 있는 것.
    (i) 상기 해 토출 구멍과 상기 도 토출 구멍
    (ii) 상기 복합 폴리머 토출 구멍
    (iii) 상기 해 토출 구멍과 상기 복합 폴리머 토출 구멍
    (iv) 상기 도 토출 구멍과 상기 복합 폴리머 토출 구멍
    (v) 상기 해 토출 구멍과 상기 도 토출 구멍과 상기 복합 폴리머 토출 구멍
14. 제 13 항에 있어서,
    하기 (3)의 요건을 더 만족하는 것을 특징으로 하는 복합 구금.
    (3) 상기 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군은 상기 토출 구멍 집합체의 외주에서 내부로 향하고, 상기 해도 토출 구멍군의 일부를 양측에 끼우는 형태로 연속적으로 배치되어 있는 것.
15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 분배 장치는 복수의 복합 폴리머 토출 구멍을 갖는 것이고, 분배 구멍과 분배 홈, 또는 적어도 일방이 형성된 분배 판이 1매 이상 적층되어서 구성되고, 상기 분배 구멍 또는 상기 분배 홈은 상기 토출 판의 (iii) 상기 해 토출 구멍과 상기 복합 폴리머 토출 구멍, 및 (iv) 상기 도 토출 구멍과 상기 복합 폴리머 토출 구멍에서 선택되는 1종 이상에 연통하고 있는 것을 특징으로 하는 복합 구금.
16. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 분배 장치는 복수의 복합 폴리머 토출 구멍을 갖는 것이고,
    상기 토출 판(2)의 상기 복합 폴리머 토출 구멍과 일대일로 대응한 위치에 설치되고, 상기 도 폴리머를 폴리머 토출 구멍(15)에 공급하기 위한 복수의 파이프와,
    해 폴리머를 공급하기 위한 해 폴리머 도입 유로와,
    해 폴리머 도입 유로에 연통하고 상기 복수의 파이프를 둘러싸도록 설치된 해 폴리머 분배 실을 갖고, 상기 토출 판의 상기 복합 폴리머 토출 구멍은 상기 파이프 및 상기 해 폴리머 분배 실에 연통하고 있는 것을 특징으로 하는 복합 구금.
17. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 토출 구멍 집합체의 일부를 형성하는 해 토출 구멍은 n각 격자의 각 정점에 배치되고, 상기 토출 구멍 집합체의 일부를 형성하는 도 토출 구멍은 n각 격자의 중심 위치에 배치되고, 상기 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군을 형성하는 상기 해 토출 구멍에 가장 근접한 상기 해 토출 구멍 또는 상기 도 토출 구멍의 중심간 거리를 반경으로 하는 가상 원주선 상에, m개 이하의 상기 도 토출 구멍이 배치되고, n 및 m은 하기 (x)∼(xii) 중 어느 하나의 요건을 만족하는 것을 특징으로 하는 복합 구금.
    (x) n=6, m=2
    (xi) n=4, m=3
    (xii) n=3, m=5
18. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 토출 구멍 집합체의 외접원을 반경(R)으로 하고, 상기 외접원의 외주로부터, 중심으로부터 0.5R 이하의 반경을 갖는 원의 내측까지 상기 해 성분 영역 형성용 토출 구멍군은 상기 해도 토출 구멍군에 의해 양측에 끼워지는 형태로 연속적으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 구금.
19. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 복합 섬유의 제조용인 것을 특징으로 하는 복합 구금.
20. 제 13 항에 기재된 복합 구금을 사용한 방사기의 상기 복합 구금에 도 폴리머 및 해 폴리머를 투입하고, 도 폴리머 및 해 폴리머를 복합 구금으로부터 토출시켜서 방사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 섬유의 제조 방법.
21. 제 20 항에 있어서,
    제조되는 복합 섬유는 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 복합 섬유인 것을 특징으로 하는 복합 섬유의 제조 방법.

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