KR20160123280A

KR20160123280A - 해도 복합 섬유, 복합 극세 섬유 및 섬유 제품

Info

Publication number: KR20160123280A
Application number: KR1020167010658A
Authority: KR
Inventors: 마사토 마스다; 타츠야 하나와; 죠지 후나코시
Original assignee: 도레이 카부시키가이샤
Priority date: 2014-02-25
Filing date: 2015-02-18
Publication date: 2016-10-25
Also published as: US10604866B2; JPWO2015129519A1; EP3112505A1; TW201544642A; KR102319779B1; JP6651849B2; CN105874111B; EP3112505A4; WO2015129519A1; CN105874111A; EP3112505B1; TWI658182B; US20170016147A1

Abstract

섬유 단면에 있어서, 해성분 중에 도성분이 점재하도록 배치되는 해도 복합 섬유에 있어서, 도성분이 2종류 이상의 다른 폴리머가 접합되어서 형성된 복합 형태를 갖고 있고, 그 도성분의 접합부의 길이 L과 복합 도성분 지름 D의 비 L/D가 0.1~10.0인 해도 복합 섬유. 고차 가공성이 양호한 해도 복합 섬유이기 때문에 기존의 설비로 높은 생선성과 품위를 유지할 수 있고, 또한 해성분을 제거해서 얻어지는 극세 섬유는 우수한 촉감을 가지면서도 형태 제어 등의 기능을 갖고 있는 해도 복합 섬유를 제공한다.

Description

해도 복합 섬유, 복합 극세 섬유 및 섬유 제품{SEA-ISLAND COMPOSITE FIBER, COMPOSITE ULTRA-FINE FIBER, AND FIBER PRODUCT}

본 발명은 섬유축과 수직 방향의 섬유 단면에 도성분과 그것을 둘러싸도록 배치된 해성분으로 이루어지는 복합 섬유에 있어서, 도성분이 2종류 이상의 폴리머로 이루어지는 해도 복합 섬유에 관한 것이다. 또한, 이 해도 복합 섬유를 탈해 처리해서 얻어지는 복합 극세 섬유에 관한 것이다. 또는 이들 해도 복합 섬유 또는 복합 극세 섬유가 적어도 1부를 구성하는 섬유 제품에 관한 것이다.

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

극세 섬유를 제조하는 방법은 고차 가공에서의 취급성 등을 고려하여 극세 섬유가 되는 도성분이 해성분으로 피복된 소위 해도 복합 섬유를 이용하는 방법이 공업적으로는 많이 채용된다. 이 방법으로는 섬유 단면에 있어서 이용해(易溶解) 성분으로 이루어지는 해성분이 난용해(難溶解) 성분으로 이루어지는 도성분을 복수 배치해 두고, 섬유 또는 섬유 제품으로 한 후에 해성분을 용해 제거함으로써 도성분으로 이루어지는 극세 섬유를 발생시킬 수 있다. 이 방법은 현재 공업적으로 생산되어 있는 극세 섬유, 특히 마이크로 섬유 제품을 제조하는 방법으로서 많이 채용되는 것이며, 최근에는 이 기술의 고도화에 의해 섬유 지름이 더 축소화된 나노 섬유의 제조도 가능하게 되어 와 있다.

단섬유 지름이 수㎛인 마이크로 섬유나 수백㎚가 되는 나노 섬유에서는 그 중량당 표면적(비표면적)이 통상 섬유(섬유 지름: 수십㎛)와 비교해서 섬유 지름의 2승에 비례해서 대폭으로 증가한다. 또한, 그 강성(단면 2차 모멘트)도 섬유 지름에 의존해서 증가하기 때문에 그 유연함이 직성(織成)하는 독특한 촉감을 발현시키는 것이 알려져 있다.

이 때문에, 통상 섬유에서는 얻을 수 없는 특이적인 특성을 발현하고, 예를 들면 접촉 면적의 증대에 의한 불식 성능의 향상이나, 초비표면적 효과에 의한 기체 흡착 성능, 독특한 유연한 터치를 이용해서 의료 용도뿐만 아니라 여러 가지 용도로의 전개가 도모되고 있다.

이상과 같은 섬유의 극세화 기술에 관해서는 많은 제안이 있고, 그 극한적인 기술이 특허문헌 1이나 특허문헌 2에서 제안되어 있다.

특허문헌 1에 있어서는 해도형 복합 섬유에 있어서, 섬유 지름과 도성분의 평균 지름 및 그 배치를 규정함으로써 해성분 용해 후의 (극세)섬유의 터프니스가 20 이상을 갖는 높은 역학 특성을 갖는 극세 섬유(나노 섬유)를 얻는 것을 가능하게 하고 있다. 특허문헌 1은 해도 복합 섬유를 이용한 극세 섬유의 제조 방법에 있어서, 해성분을 용해 제거할 때에 도성분으로 이루어지는 극세 섬유까지가 불필요하게 처리되는 것을 예방할 목적으로 해도 단면의 단면 파라미터를 규정하는 것이다. 특허문헌 1에 있어서는 비교적 높은 역학 특성이 얻어지는 기재가 있어 섬유 제품으로의 전개를 높일 가능성이 있다.

극세 섬유 다발의 촉감이나 감촉의 개선책으로서 특허문헌 2에서는 비교적 유연한 특성을 갖는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트를 도성분으로 채용한다는 제안이 있다. 특허문헌 2에서는 특허문헌 1에 비하면 소프트성, 유연성이 개선된 극세 섬유 다발 및 섬유 제품을 채취할 수 있을 가능성이 있다.

특허문헌 3에는 주로 0.001~0.3데니어(섬유 지름: 300㎚~6㎛에 상당)의 폴리아미드와 폴리에스테르의 2종류 이상의 초극세 섬유 성분이 실질적으로 군을 이루는 일 없이 분산 배열해서 도성분을 이룬 해도 복합 섬유에 관한 기재가 있다. 이 기술에서는 상기 해도 복합 섬유로부터 해성분을 제거하고, 가열 처리를 실시함으로써 폴리에스테르와 폴리아미드로 이루어지는 극세 섬유가 각각 독자적으로 수축하고, 이 극세 섬유의 수축차 등을 이용해서 극세 섬유끼리의 배향을 어지럽힘으로써 극세 섬유 다발 내에서 실 길이 차가 발생하고, 종래의 극세 섬유와 비교해서 두께 방향으로도 팽창감이 있는 직편물을 채취할 수 있을 가능성이 있다.

일본 특허공개 2007-100243호 공보(특허청구범위) 일본 특허공개 2011-157646호 공보(특허청구범위) 일본 특허공개 평 5-222668호 공보(특허청구범위, 제 2 페이지, 제 3 페이지)

특허문헌 1에 기재되는 종래형의 해도 복합 섬유에 있어서는 탈해 후의 극세 섬유는 그 1개 1개가 굴곡하는 일 없이 스트레이트인 상태로 다발형상이 되는 경향이 있다. 이 때문에, 극세 섬유끼리의 배향이 일치되고, 섬유 사이 공극이 매우 작은 것이 되기 때문에 극세 섬유 다발에 외력을 가하면 극세 섬유가 개섬하는 일 없이 대부분이 다발 상태인 채 이동해버리기 때문에 섬유 지름의 축소화로부터 기대되는 유연성에서 섬세한 촉감의 발현은 한정적인 것이 되는 경우가 있다. 또한, 이와 같은 극세 섬유 다발로 이루어지는 포백은 두께 방향의 팽창이 나오기 어려워 섬유 사이 공극이 작기 때문에 모세관 현상이 필요로 되는 흡수성이나 오염의 포착 성능이 부족한 섬유 제품이 될 경우가 많다.

이 대책으로서 해도 복합 섬유인 채 가연 가공을 실시하거나, 타종의 폴리머로 이루어지는 통상 섬유와 혼직하는 것 등도 고려된다. 그러나, 모두 해성분을 제거한 후에 원래의 해도 복합 섬유 단면의 이력을 남긴 극세 섬유 다발의 상태(부피성 등)를 각별히 개선하는 것에는 이르지 않고, 특히 촉감이나 감촉이 중요해지는 고기능 어패럴(아우터, 이너 등)이나 고정밀도인 불식 성능이 필요로 되는 고기능 와이핑 클로스로의 전개는 극세 섬유 단독으로는 곤란한 것이며, 상술한 통상 섬유와의 혼직, 직편 조성의 구성 등 포백의 조성 설계 등을 쓸데없이 복잡화하여 그 전개가 한정적이 되는 경우가 있었다.

특허문헌 2에 있어서도 극세 섬유의 배향이 일치한 섬유 다발을 형성하기 위해서 극세 섬유 다발로서는 다소 유연해지는 경우가 있어도 역시 극세 섬유가 직성하는 유연하며 섬세한 촉감을 충분히 발휘하고 있다고는 말하기 어렵고, 또한 무엇보다 극세 섬유 사이의 공극률은 매우 작은 것이며, 이 극세 섬유로 구성되는 직편물의 부피성의 부족함을 해소하는 것은 아니었다.

특허문헌 3의 기술에 있어서는 가열 처리를 실시하고, 극세 섬유 사이의 수축차를 이용한 기술이다. 환언하면 극세 섬유가 수축에 의해 권축 형태를 발현시키는 한편, 다른 쪽의 극세 섬유에 있어서는 여전히 스트레이트인 상태를 유지하는 것을 의미하고 있고, 이 스트레이트 상태의 극세 섬유에 의해 섬유 다발 내의 배향의 흐트러짐은 제한된 것이 되는 경우가 있었다.

이 때문에, 극세 섬유만의 유연성을 활용하면서도 부피성을 가진 직편물을 얻는 데에는 불충분한 것이며, 극세 섬유 특유의 유연성이나 그 섬세한 촉감을 최대한으로 활용할 수 있는 두께 방향으로 팽창감을 가진 고기능 고촉감 섬유 제품을 얻는데에 적합한 복합 섬유의 개발이 요망되어 있었다.

본 발명의 과제는 극세 섬유 유래의 섬세한 촉감을 가지면서도 역학 특성, 내마모성이나 부피성에 추가해서 고기능 가공 처리, 형태 제어 등이라는 여러 가지 기능을 갖는 복합 극세 섬유를 기존의 설비를 사용하면서도 생산성 높게 제조 가능하게 하는 해도 복합 섬유를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 해도 섬유는 다음의 구성을 갖는다. 즉, 섬유 단면에 있어서, 해성분 중에 도성분이 점재하도록 배치되는 해도 복합 섬유에 있어서, 도성분이 2종류 이상의 다른 폴리머가 접합되어서 형성된 복합 형태를 갖고 있고, 그 도성분의 접합부의 길이 L과 복합도 성분 지름 D의 비 L/D가 0.1~10.0인 해도 복합 섬유이다.

본 발명의 복합 극세 섬유는 다음의 구성을 갖는다. 즉, 상기 해도 복합 섬유를 탈해 처리해서 얻어지는 복합 극세 섬유이다.

본 발명의 섬유 제품은 다음의 구성을 갖는다. 즉, 상기 해도 복합 섬유 또는 상기 복합 극세 섬유가 적어도 1부를 구성하는 섬유 제품이다.

본 발명의 해도 섬유는 2종류 이상의 다른 폴리머가 접합한 도성분의 지름이 0.2㎛~10.0㎛인 것이 바람직하다.

본 발명의 해도 섬유는 2종류 이상의 다른 폴리머가 접합한 도성분에 있어서 도성분 지름의 편차가 1.0~20.0%인 것이 바람직하다.

본 발명의 해도 섬유는 2종류 이상의 다른 폴리머가 접합한 복합형의 도성분에 있어서, 도성분에 있어서의 복합비가 10/90~90/10인 것이 바람직하다.

본 발명의 해도 섬유는 도성분 폴리머 점도 I와 해성분 폴리머 점도 S의 비 S/I가 0.1~2.0인 것이 바람직하다.

여기에서, 도성분 폴리머 점도 I란 2종류 이상의 도성분 폴리머 중 가장 점도가 높은 도성분 폴리머의 점도를 의미한다.

본 발명의 해도 섬유는 도성분이 바이메탈형으로 접합되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 복합 극세 섬유는 섬유축에 수직 방향의 섬유 단면이 2종류의 폴리머가 접합된 구조를 갖는 바이메탈형이며, 단사 섬도가 0.001~0.970dtex, 부피성이 14~79㎤/g인 것이 바람직하다.

본 발명의 복합 극세 섬유는 신축 신장률이 41~223%인 것이 바람직하다.

(발명의 효과)

본 발명의 해도 복합 섬유를 활용하면 섬유 지름이 대폭으로 축소화된 극세의 복합 섬유를 제조하는 것이 가능하며, 여러 가지 용도 분야에 전개 가능한 고기능 섬유가 얻어진다. 즉, 본 발명의 해도 복합 섬유로부터 해성분을 제거해서 얻어지는 극세 섬유는 2종류 이상의 폴리머의 특성을 가진 복합 극세 섬유가 된다. 이 때문에, 극세 섬유 유래의 섬세한 촉감을 가지면서도 역학 특성, 내마모성이나 부피성에 추가해서 고기능 가공 처리, 형태 제어 등이라는 여러 가지 기능을 가진 복합 극세 섬유가 되고, 극세 섬유의 용도 전개를 대폭으로 확장하는 것이다.

또한, 본 발명의 해도 복합 섬유에서는 해성분을 제거하기 전에는 일반적인 섬유와 동등한 섬유 지름을 갖고 있고, 복합형의 도성분이 해성분에 피복되어 있다. 이 때문에, 통상의 해도 복합 섬유에 비해 고차 가공이 양호하기 때문에 기존의 설비를 이용해서 높은 생산성으로 품위가 우수한 고기능 섬유 소재를 제조하는 것이 가능해진다는 공업적인 이점도 겸비한 것이 된다.

도 1은 도성분의 단면 형태를 설명하기 위한 개요도이며, 본 발명의 복합형의 도성분 또는 복합 극세 섬유의 예로서, 도 1(a)는 심초형 단면, 도 1(b)는 바이메탈형 단면, 도 1(c)는 분할형 단면, 도 1(d)는 해도형 단면이다.
도 2는 해도 복합형의 도성분을 설명하기 위한 개요도이다.
도 3은 해도 복합 섬유의 단면의 일례의 개요도이며, 도성분이 바이메탈 구조를 가진 해도 복합 단면의 예이다.
도 4는 본 발명의 해도 복합 섬유의 제조 방법을 설명하기 위한 설명도이며, 복합 구금의 형태의 일례로서, 도 4(a)는 복합 구금을 구성하는 주요 부분의 정단면도이며, 도 4(b)는 분배 플레이트의 일부의 횡단면도, 도 4(c)는 토출 플레이트의 횡단면도이다.
도 5는 최종 분배 플레이트에 있어서의 분배 구멍 배치의 실시형태의 일례이며, 도 5(a), 도 5(b), 도 5(c)는 최종 분배 플레이트의 일부의 확대도이다.

이하, 본 발명에 대해서 바람직한 실시형태와 함께 상세하게 설명한다.

본 발명의 해도 복합 섬유는 섬유축에 대해서 수직 방향의 섬유 단면에 있어서, 도성분이 해성분 중에 점재하는 형태를 갖고 있는 섬유이다.

여기에서, 본 발명의 해도 복합 섬유에 있어서는 이 도성분이 2종류 이상의 다른 폴리머가 접합해서 이루어지는 복합 단면을 갖고 있는 것이 필요하다. 이 복합형의 도성분이란 폴리머 특성이 다른 2종류 이상의 폴리머가 실질적으로 분리되지 않고 접합된 상태에서 존재하는 것이며, 일반적인 복합 섬유에서 보이는 한쪽의 성분을 다른 쪽의 성분이 피복한 심초형(도 1(a)), 2종류 이상의 성분이 접합된 바이메탈형(도 1(b)), 한쪽의 성분에 다른 쪽의 성분이 슬릿형상으로 배치된 분할형(도 1(c)) 및 한쪽의 성분에 다른 쪽의 성분이 점재된 해도형(도 1(d)) 등 2종류 이상의 폴리머가 접합된 어느 하나의 복합 형태로 하는 것도 가능하다.

본 발명의 도성분이 형성하는 2종류 이상의 폴리머가 실질적으로 분리되지 않고 접합된 상태란 도성분용 폴리머 A(폴리머 A: 도 2의 1)와 도성분용 폴리머 B (폴리머 B: 도 2의 2)가 접합면을 갖고 접착한 상태에 있는 것을 의미한다. 이 때문에, 피복하는 해성분 폴리머(폴리머 C: 도 2의 3)를 제거한 후에 있어서도 폴리머 A와 폴리머 B가 박리하는 일 없이 일체가 되어서 존재하고 있는 상태가 된다.

또한, 이들 도성분의 복합 형태에 있어서는 각 성분이 상하 좌우 대칭으로 배치되어 있을 필요는 없고, 예를 들면 편심 심초 구조나 해도 구조에 있어서 도성분이 치우쳐서 존재하는 등 변성된 복합 형태를 취하는 것도 가능하다. 또한, 이들의 복합 형태는 2종류 이상의 복합 구조를 하이브리드화하는 것도 가능하며, 해도 단면을 가지면서도 표층의 해성분층의 두께를 늘린 심초와 해도의 하이브리드 구조나 바이메탈형의 단면을 초성분을 더 형성한 심초와 바이메탈의 하이브리드 구조 등을 여러 가지로 선택하는 것이 가능하다.

이들의 다양한 복합 형태를 이용하면 극세 섬유에 2종류 이상의 폴리머가 갖는 특성을 부여하는 것이 가능해진다. 이를 위해서 사용하는 용도에 따라서, 예를 들면 극세 섬유에 내마모성을 부여하고 싶은 경우에는 섬유 구조의 배향에 차가 발생하도록 심성분과 초성분의 분자량을 다른 것으로 하거나, 초성분에 제 3 성분이 공중합된 폴리머를 사용해서 심초형 단면으로 하면 좋다. 또한, 극세 섬유에 기능제의 부여를 목적으로서 폴리스티렌 등의 비결정 폴리머를 초성분에 배치하고, 심성분에는 폴리에스테르나 폴리아미드 등으로서 극세 섬유의 실질적인 역학 특성은 심성분에서 담당하는 구성으로 하는 것도 가능하다. 이와 같은 구성은 극세 섬유의 비표면적을 충분히 활용할 수 있기 때문에 적합한 이용 형태의 하나이다.

또한, 이와 같은 극세 섬유에 기능제의 부여를 목적으로 한 경우에는 슬릿 등에 의해 비표면적의 증가나 앵커 효과를 겨냥할 수 있는 분할형이나 해도형을 선택하는 것이 적합하다. 심초형이나 해도형의 단면을 이용하여 이용해 폴리머가 도성분 내에 존재하는 구조로 하여 극세 섬유 내의 이용해 성분을 용해 제거함으로써 경량성이 부여된 극세 중공 섬유를 얻는 것도 가능하다. 특히 해도형을 이용했을 경우에는 연근 모양의 중공 구조가 되기 때문에 압축 방향으로 힘이 가해졌을 경우이어도 찌그러지기 어려워 극세 중공 섬유로 하기 위해서는 적합하다.

이들의 복합 형태 중 폴리머 특성이 다른 2종류 이상의 폴리머가 접합된 바이메탈 구조는 후술하는 복합 폴리머류의 형성이나 고차 가공 등을 복잡화시키는 일 없이 극세 섬유나 그것으로 이루어지는 제품의 기능을 크게 향상시킬 수 있다는 관점으로부터 바람직하다.

본 발명의 복합 섬유는 방사 공정이나 연신 공정이라는 제사 공정에 있어서 복합 섬유가 일체가 되어서 신장 변형한다. 이 때문에, 그 폴리머의 강성에 따라서 신장 변형에 의해 발생하는 응력이 내부 에너지가 되어서 도성분이나 해성분에 축적되게 된다. 해성분을 갖지 않는 통상의 섬유의 경우에는, 예를 들면 섬유 구조가 충분히 형성되어 있지 않은 미연신 섬유인 경우에는 섬유를 권취한 후에 변형이 완화되는 등 해서 내부 에너지가 발산되는 것이었다. 한편, 본 발명의 경우에는 해성분을 갖고 있기 때문에 기본적으로 이 해성분의 거동에 따라서 변형이 구속되게 된다. 이 때문에, 권취 등 해서 방치했을 때에도 내부 에너지가 복합형의 도성분에 충분히 축적된 상태가 유지되어 있는 것이 된다. 따라서, 해성분을 제거했을 경우 도성분은 축적된 내부 에너지가 해방됨으로써 권축을 발현시킨다. 여기에서, 이 권축성의 발현시 다른 2종류의 폴리머가 접합된 바이메탈 구조의 경우, 폴리머 사이에서 권축성의 발현이 다르기 때문에 극세 섬유의 단면 방향에 추가해서 섬유 축방향으로도 굴곡하여 종래의 극세 섬유에서는 있을 수 없었던 3차원적인 스파이럴 구조를 발현시킬 수 있는 것이다.

이것은 가연 등의 추가의 고차 가공을 실시하는 일 없이 해도 복합 섬유에서 일반적으로 행해지는 탈해 처리만으로 극세 섬유 사이에 적합한 공극이 형성되는 것을 의미한다. 이 현상은 극세 섬유의 고기능화라는 관점에서 매우 중요한 의미를 갖고, 종래부터 말해지고 있던 극세 섬유만의 유연하며 섬세한 촉감을 크게 향상시키는 것에 추가해서 다발형상으로 집속되는 경우가 많았던 극세 섬유 다발이 그 스파이럴 구조에 의해 개섬성이 대폭으로 향상되고, 비표면적 효과나 섬유 사이 공극에 의한 모세관 현상, 기능제의 유지 기능 등 여러 가지 기능이 현저화되는 것이다.

이 종래에는 없는 특징을 실용에서 유효하게 활용하기 위해서는 복합 극세 섬유가 어느 정도의 부피성을 갖고 있는 것이 적합하며, 본 발명의 복합 극세 섬유의 부피성은 14~79㎤/g인 것이 바람직하다.

종래의 극세 섬유에 있어서는 섬유 사이 공극이 작기 때문에, 예를 들면 와이핑 클로스에 사용할 경우에는 그 오염물을 포착시키는 기능을 부여하기 때문에 니들 펀치나 워터 제트라는 물리적인 자극을 가해서 극세 섬유 다발의 개섬성을 향상시키는 처리를 필요로 했다. 한편, 상기한 부피성을 갖고 있는 경우에는 충분한 개섬성을 갖고 있는 것을 의미하고 있어 종래의 극세 섬유에서 필요로 되어 있었던 개섬 처리의 필요가 없어지는 것이다. 또한, 이와 같은 공정을 생략 가능하게 함으로써 개섬 공정 중에 발생하는 극세 섬유의 끊어짐이나 탈락을 예방할 수 있어 품위가 우수한 고기능 와이핑 클로스로 하는 것이 가능해진다.

이와 같은 3차원적인 스파이럴 구조가 형성하는 섬유 사이 공극은 펠트나 시트형상물 등으로서 필터 용도로 전개했을 경우에도 그 효과를 발현시킨다. 즉, 그 섬유 지름의 축소화에 따르는 공기 먼지 등의 포집 효율의 향상에 추가해서 그 섬유 사이 공극에 의해 종래의 극세 섬유에서는 과제로 되어 있었던 압력 손실의 저하와 막힘의 억제에 의한 장수명화가 가능해지고, 고기능 필터용 원면으로서 이용할 수 있는 것이다. 이와 같은 필터 용도로의 전개를 고려하면 이 부피 성능 효과는 유효하게 작용한다.

고기능 어패럴로의 응용으로서는 직편물 등의 포백으로 가공했을 경우에는 기능제나 그것을 부여하기 위한 바인더 등의 함침성을 종래 기술과 비교해서 높일 수 있다. 즉, 일단 섬유 사이에 도입된 기능제 등은 극세 섬유가 형성하는 미세한 공극에 포착되기 때문에 그 내구성에 있어서도 우수한 것이 된다. 이와 같은 어느 정도의 입자를 가진 수지나 기능재를 함침시키는 것을 상정하면 이 부피성은 20~79㎤/g인 것이 보다 바람직하다.

여기에서, 부피성이란 해도 복합 섬유로 이루어지는 포백을 해성분이 용해하는 용제로 채워진 탈해욕(욕비 1:100)으로 해성분을 99wt% 이상 용해 제거하여 복합 극세 섬유로 이루어지는 포백을 얻고, 이 포백을 JIS L 1096(2010)에 준해서 평가한 부피성을 말한다. 즉, 측정한 단위당 두께 t(㎜) 및 단위당 질량 S_m(g/㎡)으로부터 하기 식에 따라 포백의 부피성 Bu(㎤/g)을 구하고, 소수점 제 3 위치 이하를 사사오입한 값을 본 발명에 있어서의 부피성으로 한다.

이 바이메탈형의 복합 극세 섬유에서는 종래의 극세 섬유에서는 결코 발현될 일이 없었던 3차원적인 스파이럴 구조에 기인하는 스트레치성이 발현되고, 이것이 극세 섬유 유래의 유연하며 섬세한 촉감과 더불어 우수한 감촉을 갖는다.

이 스파이럴 구조는 종래의 극세 섬유에는 없었던 신축성을 낳고, 본 발명의 복합 극세 섬유에서는 신축 신장률이 41~223%인 것이 바람직하다. 이러한 범위이면 본 발명 특유의 양호한 스트레치성을 가진 것이며, 후술하는 섬도도 더불어 양호한 촉감을 갖는다.

여기에서 말하는 신축 신장률이란 해도 복합 섬유로부터 해성분을 99wt% 이상 용해 제거하여 복합 극세 섬유를 얻고, 채취한 복합 극세 섬유를 릴로 하여 온도 25℃ 습도 55%RH에서 1일간 방치한 후 1.8×10^- ³cN/dtex의 하중을 가했을 때의 릴 길이(초기 시료 길이: L₀)를 측정하고, 이어서 하중을 88.2×10^- ³cN/dtex로 해서 60초 후의 릴 길이(L₁)를 측정하여 하기 식으로 신축 신장률 E(%)를 산출한다. 같은 조작을 1수준당 5회 반복하고, 그 평균값을 소수점 제 2 위치에서 사사오입함으로써 구한다.

이 종래에는 없는 매우 편안한 감촉을 나타내기 위해서는 본 발명의 해도 복합 섬유로부터 얻은 바이메탈형의 복합 극세 섬유는 단사 섬도가 0.001~0.970dtex인 것이 바람직하다. 즉, 바이메탈 구조에 의한 스트레치성의 발현은 섬유 지름에 의존해서 발현된다. 이 때문에, 일본 특허공개 2001-131837호 공보나 일본 특허공개 2003-213526호 공보에서 제안되는 소위 통상의 섬유 지름(수십㎛)을 가진 바이메탈 섬유의 경우에는 스트레치성의 조정에는 한계가 있고, 과잉으로 발현될 경우에는 체결감으로서 느껴지는 경우가 있었다. 한편, 본 발명에 있어서는 폴리머의 조합이나 그 섬유 지름을 비교적 자유롭게 제어할 수 있고, 또한 그 섬유 지름을 수㎛(0.970dtex) 이하로 하는 것도 가능하다. 이 때문에, 극세 섬유가 나타내는 적당한 스트레치성이 편안한 홀드감을 부여하고, 그 미세한 스파이럴 구조에 의해 피부와 매우 유연하게 접촉하여 편안한 촉감을 더 갖는다. 이 현상을 추진하여 피부와 접촉하는 이너로의 적용을 상정했을 경우에는 복합 극세 섬유의 단사 섬도는 0.001~0.400dtex인 것이 보다 바람직하다. 이러한 범위에 있어서는 저스트레치성에 의해 체결감은 없지만, 극세 섬유의 접촉 면적에 의해 피부와의 마찰은 담보되어 동작 추종성이 우수한 것이 된다. 이 때문에, 장시간 사용했을 때에도 스트레스를 느끼지 않는 고기능 이너로서의 착용이 가능하다. 특히, 이들 특성은 스포츠 용도 등에서 적합하게 활용할 수 있는 특성이다. 스포츠 용도 등의 격한 움직임에도 추종할 수 있도록 하기 위해서는 홀드감의 확보를 고려하면 복합 극세 섬유의 단사 섬도는 0.050~0.400dtex의 범위를 특히 바람직한 범위로서 들 수 있다. 이러한 범위이면 포백의 조성에 따라서는 섬유 사이의 공기층에 의해 보온성이나 흡수성을 부여할 수도 있다.

여기에서 말하는 단사 섬도란 본 발명의 해도 복합 섬유로부터 실 다발인 채 해성분을 99% 이상 제거하여 채취한 복합 극세 섬유 다발을 온도 25℃ 습도 55%RH의 분위기 하에서 단위 길이당 중량을 측정하고, 그 값으로부터 10,000m에 상당하는 중량을 산출한다. 상기 복합 극세 섬유 다발의 중량을 섬유 다발에 존재하는 필라멘트수(도 수에 상당)로 나누어 단사 섬도를 산출한다. 같은 조작을 10회 반복해서 그 단순 평균값의 소수점 제 4 위치 이하를 사사오입한 값을 복합 극세 섬유의 단사 섬도로 한다.

또한, 스트레치성을 가진 고밀도 직물로서 다운 재킷 등의 아우터로서 이용하는 것이 가능하며, 복합 극세 섬유가 형성하는 미세한 요철에 의한 심색 효과에 의해 종래의 섬유에서는 표현할 수 없었던 깊이가 있는 우수한 발색성을 발현시킨다.

이 본 발명의 특징적인 복합형 도성분의 단면형상은 진원 단면에 추가해서 단축과 장축의 비(편평률)가 1.0보다 큰 편평 단면은 물론이고, 삼각형, 사각형, 육각형, 팔각형 등의 다각형 단면, 일부에 오목부를 가진 달마형상 단면, Y형 단면, 별형 단면 등의 여러 가지 단면 형상을 취할 수 있고, 이들 단면 형상에 의해 포백의 표면 특성이나 역학 특성의 제어가 가능해진다.

본 발명의 도성분에 있어서는 2종류 이상의 폴리머가 일체로서 존재하는 것을 특징으로 하고 있고, 극세 섬유의 특성 발현에 추가해서 방사나 연신에 있어서의 제사성 및 고차 가공 통과성을 담보하고 있는 것이다. 이 때문에, 권취된 복합 섬유나 그 복합 섬유를 고차 가공할 때에는 박리나 분리를 예방할 필요가 있고, 이것을 위해서는 폴리머 A와 폴리머 B의 접합부의 길이 L(도 3의 4)과 복합 도성분 지름 D(도 3의 5)의 비 L/D를 0.1~10.0으로 할 필요가 있다.

여기에서 말하는 접합부의 길이 L 및 2종류 이상의 폴리머가 복합화한 도성분의 지름 D는 이하와 같이 구하는 것이다.

즉, 해도 복합 섬유로 이루어지는 멀티 필라멘트를 에폭시 수지 등의 포매제로 포매하고, 이 횡단면을 투과형 전자 현미경(TEM)으로 100개 이상의 도성분을 관찰할 수 있는 배율로 해서 화상을 촬영한다. 이때, 금속 염색을 실시하면 폴리머 사이의 염색차를 이용해서 도성분 및 상기 도성분의 접합부의 콘트라스트를 명확히 할 수 있다. 촬영된 각 화상으로부터 동일 화상 내에서 무작위로 추출한 100개의 도성분의 외접원 지름을 측정한 값이 본 발명에서 말하는 도성분 지름 D에 상당한다. 여기에서 1개의 복합 섬유에 있어서, 100개 이상의 도성분을 관찰할 수 없을 경우에는 다른 섬유를 포함해서 합계로 100개 이상의 도성분을 관찰하면 좋다. 여기에서 말하는 외접원 지름이란 2차원적으로 촬영된 화상으로부터 섬유축에 대해서 수직 방향의 단면을 절단면으로 하고, 이 절단면에 2점 이상에서 가장 많이 외접하는 진원의 지름을 의미한다. 도 3에 나타낸 바이메탈 구조의 도성분을 사용해서 설명하면 도 3의 파선(도 2의 5)으로 나타내는 원이 여기에서 말하는 외접원에 상당한다.

또한, 도성분 지름 D를 측정한 화상을 사용해서 100개 이상의 도성분에 대해서 평가했다. 2차원적으로 보이는 폴리머 A와 폴리머 B가 접착하고 있는 길이를 측정한 값이 본 발명에서 말하는 접합부의 길이 L에 상당한다. 구체적으로는 실시예의 항 중 「D．도성분 지름 및 도성분 지름 편차(CV[%])」에 있어서 설명한다.

또한, 본 발명의 해도 복합 섬유에서는 L/D를 10.0 이상으로 하는 것도 가능하지만, 후술하는 본 발명을 달성하기 위한 구금 설계를 용이하게 하기 위해서 L/D의 실질적인 상한을 10.0으로 한다.

본 발명의 해도 복합 섬유에 있어서는 복합도 성분에 있어서, L/D가 0.1~10.0이 될 필요가 있다. L/D가 0.1~10.0이라는 것은 「2종류 이상의 폴리머가 명확한 접촉면을 갖고 일체가 되어 접합되어 있다」는 것을 의미하고 있고, 박리나 분리에는 도성분 지름(D)에 대해서 접합부의 길이(L)가 일정 길이를 갖고 존재하는 것이 적합하다. 이 점에 관해서 제사 공정이나 고차 가공 공정 등에서 복합 섬유가 굴곡하거나, 찰과되는 등 해서 강한 외력이 가해진 경우에도 복합형의 도성분이 박리나 분리를 하는 일 없이 존재할 수 있는 범위로서 L/D의 범위를 규정했다.

이 박리 억제라는 관점에서는 본 발명의 복합형의 도성분이 실질적으로 한쪽의 폴리머에 다른 쪽의 폴리머가 피복되어 있는 심초형(도1 (a)), 분할형(도 1(c)) 및 해도형(도 1(d))인 경우에는 L/D의 값을 1.0 이상 10.0 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 L/D를 1.0 이상 5.0 이하로 하는 것이다. 이러한 범위이면 복합형의 도성분에 있어서 폴리머끼리가 충분한 접촉면을 갖고 존재하고 있는 것을 의미하고, 비교적 얇게 형성되는 도성분의 해부가 끊어짐이나 박리 등을 일으키지 않고 존재할 수 있다.

또한, 바이메탈형(도 1(b))의 도성분에 있어서는 박리 억제라는 관점으로부터 L/D의 값을 0.1 이상 5.0 이하로 하는 것이 바람직하다. 특히 바이메탈형의 도성분에 있어서는 해성분을 제거할 때 또는 그 후의 열처리에 의해 폴리머의 수축차에 따른 스파이럴 구조의 발현을 특징으로 하기 때문에 이 구조의 발현 및 스파이럴 구조의 극세 섬유의 내구성을 고려하면 L/D를 0.1 이상 1.0 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

이상과 같이 본 발명의 해도 복합 섬유에 있어서는 종래에는 없는 2종류 이상의 폴리머가 필요로 되는 접합면을 갖고 존재하는 복합형의 도성분을 가진 것이며, 해성분을 제거했을 경우에는 종래에는 없는 2종류 이상의 폴리머의 특성을 가진 극세 섬유를 채취할 수 있다. 여기에서 이 복합형의 도성분으로 이루어지는 극세 섬유의 특징은 그 섬유 지름에 의존한 우수한 촉감을 가지면서도 역학 특성, 내마모성이나 부피성에 추가해서 고기능 가공 처리, 형태 제어 등이라는 용도 전개에 필요로 되는 기능을 부여할 수 있는 것이다. 이 때문에, 이 특징적인 촉감을 담보하기 위해서는 복합형의 도성분의 지름(도성분 지름: D)이 0.2㎛~10.0㎛인 것이 바람직하다.

본 발명의 해도 복합 섬유에서는 도성분 지름을 0.2㎛ 미만으로 하는 것도 가능하지만, 0.2㎛ 이상으로 함으로써 제사 공정에 있어서 도성분이 부분적으로 파단되는 것 등을 억제하거나, 후가공 공정에 있어서의 실 끊김 등을 예방할 수 있다. 또한, 본 발명의 해도 복합 섬유로부터 극세 섬유를 발생시킬 경우에는 가공 조건의 설정이 간이해진다는 효과가 있다. 한편, 본 발명의 목적인 극세 섬유만의 섬세한 촉감, 미세한 섬유 사이 공극이 구성하는 여러 가지 기능이 통상의 섬유와 비교해서 우위인 것으로 하기 위해서는 도성분 지름이 10㎛ 이하인 것이 바람직하다. 본 발명의 도성분 지름은 0.2~10.0㎛의 범위에서 가공 조건이나 목적으로 하는 용도에 따라 적당하게 설정할 수 있지만, 상술한 극세 섬유만의 특성을 보다 효과적인 것으로 하기 위해서는 도성분 지름이 0.5㎛~7.0㎛의 범위인 것이 보다 바람직하다. 또한, 고차 가공에 있어서의 공정 통과성, 탈해 조건 설정의 간이성, 취급성까지를 고려하면 1.0㎛~5.0㎛인 것이 특히 바람직하다.

본 발명의 도성분은 바람직하게는 10㎛ 이하의 극세의 지름을 가진 것이지만, 그 도성분으로 이루어지는 극세 섬유의 품위를 높인다는 관점에서는 도성분 지름의 편차가 1.0~20.0%인 것이 바람직하다. 이러한 범위이면 같은 복합 단면에 있어서, 부분적으로 거칠고 큰 도성분 또는 극소한 도성분이 존재하지 않는 것을 의미하고, 어느 도성분도 균질한 것을 의미한다. 이것은 제사 공정이나 고차 가공 공정에 있어서, 복합 섬유 단면에서 일부의 도성분에 응력이 치우치는 일 없이 균등하게 분배되는 것이 되기 때문에 도성분이 모두 고배향이 되고, 충분한 섬유 구조가 형성된다. 또한, 매크로에는 복합 섬유의 단면에서 응력에 치우침이 발생하여 실 끊김 등을 유발하는 것을 억제한다는 관점으로부터 바람직하다. 특히, 탈해 처리를 실시할 때에는 이 효과가 간접적으로 영향을 끼치고, 이 불균일이 작은 경우에는 상술한 섬유 구조차나 그 비표면적의 변화가 억제되기 때문에 극세 섬유의 끊어짐이나 탈락 등이 없어 품위가 우수한 극세 섬유가 된다. 이상의 관점으로부터 도성분 지름 편차는 작을수록 바람직하고, 1.0~15.0%로 하는 것이 보다 바람직하다. 특히, 바이메탈 구조를 가진 극세 섬유의 경우에는 그 부피성이나 스트레치성이 응력의 이력에 따르는 내부 에너지의 축적에 의존하는 부분이 크고, 도성분 지름 편차가 1.0~10.0%인 것이 특히 바람직하다. 이러한 범위이면, 예를 들면 도성분의 일부에 응력이 치우쳐 부분적으로 스파이럴 구조의 발현의 정도가 다른 극세 섬유가 존재하는 일이 없어진다. 이 때문에, 부분적으로 보풀 등이 일어나는 경우가 없어지고, 이너 등의 직접 피부에 접촉하는 제품이나 외층이 되어 찰과를 받는 제품 등에 사용할 경우에는 적합한 것이다.

여기에서 말하는 도성분 지름 편차란 상술한 도성분 지름과 마찬가지의 방법으로 해도 복합 섬유의 단면을 2차원적으로 촬영하여 무작위로 추출한 100개 이상의 도성분에 대해서 측정한 도성분 지름의 값으로 구하는 것이다. 즉, 도성분 지름의 평균값 및 표준 편차로부터 도성분 지름 편차(도성분 지름CV[%])=(도성분 지름의 표준 편차/도성분 지름의 평균값)×100(%)로서 산출되는 값이다. 이 값을 마찬가지로 촬영한 10화상에 대해서 평가하고, 10화상의 결과의 단순한 수 평균을 도성분 지름 편차로 하고, 소수점 2자리째 이하는 사사오입한다.

본 발명에 있어서의 해도 복합 섬유 및 극세 섬유는 고차 가공에 있어서의 공정 통과성이나 실질적인 사용을 고려하면 일정 이상의 인성을 갖는 것이 적합하며, 섬유의 강도와 신도를 지표로 할 수 있다. 여기에서 말하는 강도란 JIS L 1013(1999년)에 나타내어지는 조건으로 섬유의 하중-신장 곡선을 구하고, 파단시의 하중값을 초기 섬도로 나눈 값이며, 신도란 파단시의 신장을 초기 시험 길이로 나눈 값이다. 여기에서, 초기 섬도란 섬유의 단위 길이의 중량을 복수회 측정한 단순한 평균값으로부터 10,000m당 중량을 산출한 값을 의미한다.

본 발명의 복합 섬유의 강도는 0.5~10.0cN/dtex, 신도는 5~700%인 것이 바람직하다. 본 발명의 해도 복합 섬유에 있어서, 강도의 실현 가능한 상한값은 10.0cN/dtex이며, 신도의 실현 가능한 상한값은 700%이다. 또한, 본 발명의 극세 섬유를 이너나 아우터 등의 일반 의료 용도에 사용할 경우에는 강도를 1.0~4.0cN/dtex, 신도를 20~40%로 하는 것이 바람직하다. 또한, 사용 환경이 과혹한 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 하중 하에서 인장되면서 대상물에 마찰되게 된다.

이 때문에, 강도를 1.0cN/dtex 이상, 신도를 10% 이상으로 하면 닦아내는 중 등에 극세 섬유가 끊어져서 탈락하는 등의 일이 없어지기 때문에 적합하다.

이상과 같이 본 발명의 섬유에서는 그 강도 및 신도를 목적으로 하는 용도 등에 따라 제조 공정의 조건을 제어함으로써 조정하는 것이 적합하다.

본 발명의 해도 복합 섬유는 섬유 권취 패키지나 창포, 컷 파이버, 면, 파이버 볼, 코드, 파일, 직편, 부직포 등 다양한 중간체로 하여 탈해 처리하는 등 해서 극세 섬유를 발생시켜 여러 가지 섬유 제품으로 하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 해도 복합 섬유는 미처리인 채 부분적으로 해성분을 제거시키거나, 또는 탈도 처리를 하는 등 해서 섬유 제품으로 하는 것도 가능하다.

이하에 본 발명의 해도 복합 섬유의 제조 방법의 일례를 상세하게 설명한다.

본 발명의 해도 복합 섬유는 2종류 이상의 폴리머가 접합면을 갖고 형성된 도성분을 가진 해도 복합 섬유를 제사함으로써 제조 가능하다. 여기에서, 본 발명의 해도 복합 섬유를 제사하는 방법으로서는 용해 방사에 의한 해도 복합 방사가 생산성을 향상시킨다는 관점으로부터 적합하다. 당연히 용액 방사하는 등의 본 발명의 해도 복합 섬유를 얻는 것도 가능하다. 단, 본 발명의 해도 복합 방사를 제사하는 방법으로서는 섬유 지름 및 단면 형상의 제어가 우수하다는 관점으로부터 해도 복합 구금을 사용하는 방법으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 해도 복합 섬유는 종래 공지의 파이프형의 해도 복합 구금을 사용해서 제조하는 것은 도성분의 단면 형상을 제어하는 점에서 매우 곤란한 것이다. 즉, 본 발명의 복합형의 도성분에 있어서는 다른 2종류 이상의 폴리머가 접촉하여 접합되어 있을 필요가 있다. 그러나, 종래의 파이프형 구금에 있어서는 도성분을 형성시키기 위한 파이프는 그 파이프 자체의 두께로부터 자연히 근접할 수 있는 거리에는 한계가 있다. 또한, 무엇보다 기계 가공에 의해 파이프를 용접할 필요가 있기 때문에 용접시의 파이프의 변형 예방을 고려해서 어느 정도(수백㎛) 이상으로 이웃하는 파이프와의 사이를 두고 가공할 필요가 있다. 이 때문에, 2종류 이상의 폴리머를 실질적으로 접합시키는 것은 매우 곤란하며, 종래의 구금 기술에 있어서는 본 발명의 해도 복합 섬유는 달성되지 않은 것이다.

또한, 종래 구금 기술에 있어서 본 발명을 달성할 수 없었던 본질적인 요인으로서 제어하는 폴리머량이 10^-5g/min/hole 오더로 종래 기술에서 사용되고 있는 조건보다 수자릿수 낮은 극소적인 폴리머량을 제어할 필요가 있는 것을 들 수 있다. 즉, 단지 10^-1g/min/hole 정도의 제어이었던 종래의 구금 기술에 있어서는 본 발명의 해도 복합 섬유와 같은 복합형의 도성분을 가진 해도 복합 섬유를 달성하는 것은 매우 곤란한 것이었다. 이 점에서 본 발명자들은 예의 검토하여 도 4에 예시하는 해도 복합 구금을 사용한 방법이 본 발명의 목적을 달성하는 데에는 적합한 것을 찾아낸 것이다.

도 4에 나타낸 복합 구금은 위로부터 계량 플레이트(6), 분배 플레이트(7) 및 토출 플레이트(8)의 크게 3종류의 부재가 적층된 상태에서 방사 팩 내에 장착되어 방사에 제공된다. 덧붙여서 도 4는 폴리머 A(도성분 1), 폴리머 B(도성분 2) 및 폴리머 C(해성분)라는 3종류의 폴리머를 사용한 예이다. 여기에서 본 발명의 해도 복합 섬유에 있어서는 폴리머 C를 용해함으로써 폴리머 A 및 폴리머 B로 이루어지는 복합형의 도성분을 극세 섬유로 할 경우에는 도성분을 난용해 성분, 해성분을 이용해 성분으로 하면 좋다. 또한, 필요하면 상기 난용해 성분과 이용해 성분 이외의 폴리머를 포함한 4종류 이상의 폴리머를 사용해서 제사해도 좋다. 이와 같은 4종류 이상의 폴리머를 활용한 복합 방사에서는 종래의 파이프형의 복합 구금으로 달성하는 것은 매우 곤란한 것이며, 역시 도 4에 예시한 미세 유로를 이용한 복합 구금을 사용하는 것이 바람직하다.

도 4에 예시한 구금 부재에서는 계량 플레이트(6)가 각 토출 구멍 및 해와 도의 양쪽 성분의 분배 구멍당 폴리머량을 계량해서 유입하고, 분배 플레이트(7)에 의해 단(해도 복합)섬유의 단면에 있어서의 해도 복합 단면 및 도성분의 단면 형상을 제어한다. 이어서, 토출 플레이트(8)에 의해 분배 플레이트(7)로 형성된 복합 폴리머류를 압축해서 토출한다는 역할을 담당하고 있다. 복합 구금의 설명이 착종하는 것을 피하기 위해서 도시하고 있지 않지만 계량 플레이트보다 위에 적층하는 부재에 관해서는 방사기 및 방사 팩에 맞춰서 유로를 형성한 부재를 사용하면 좋다. 덧붙여서 계량 플레이트(6)를 기존의 유로 부재에 맞춰서 설계함으로써 기존의 방사 팩 및 그 부재를 그대로 활용할 수 있다. 이 때문에, 특히 상기 복합 구금을 위해서 방사기를 전유화할 필요는 없다.

또한, 실제로는 유로-계량 플레이트 사이 또는 계량 플레이트(6)-분배 플레이트(7) 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(7)에 유입되는 구성으로 하는 것이 목적이다. 토출 플레이트(8)로부터 토출된 복합 폴리머류는 종래의 용해 방사법에 따라 냉각 고화 후 유제가 부여되어 규정의 주속이 된 롤러로 인취되어서 본 발명의 해도 복합 섬유가 된다.

이하, 도 4에 예시한 복합 구금을 계량 플레이트(6), 분배 플레이트(7)를 거쳐서 복합 폴리머류로 하고, 이 복합 폴리머류가 토출 플레이트(8)의 토출 구멍으로부터 토출될 때까지를 복합 구금의 상류로부터 하류로 폴리머의 흐름을 따라 순차적으로 설명한다.

방사 팩 상류로부터 폴리머 A, 폴리머 B 및 폴리머 C가 계량 플레이트의 폴리머 A용 계량 구멍(9-(a)), 폴리머 B용 계량 구멍(9-(b)) 및 폴리머 C용 계량 구멍(9-(c))에 유입되고, 하단에 드릴링된 구멍 스로틀에 의해 계량된 후 분배 플레이트(8)에 유입된다. 여기에서 각 폴리머는 각 계량 구멍에 구비하는 스로틀에 의한 압력 손실에 의해 계량된다. 이 스로틀의 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 1,000s^-1에서의 점도가 100~200㎩·s인 폴리머를 사용하여 방사 온도 280~290℃, 계량 구멍마다의 토출량이 0.1~5.0g/min으로 용해 방사되는 경우에는 계량 구멍의 스로틀은 구멍 지름 0.01~1.00㎜, L/D(토출 구멍 길이/토출 구멍 지름) 0.1~5.0이면 계량성 좋게 토출하는 것이 가능하다. 폴리머의 용융 점도가 상기 점도 범위보다 작아질 경우나 각 구멍의 토출량이 저하될 경우에는 구멍 지름을 상기 범위의 하한에 가까워지도록 축소 또는/또는 구멍 길이를 상기 범위의 상한에 가까워 지도록 연장하면 좋다. 반대로 고점도, 또는 토출량이 증가할 경우에는 구멍 지름 및 구멍 길이를 각각 반대의 조작을 행하면 좋다.

또한, 이 계량 플레이트(6)를 복수매 적층해서 단계적으로 폴리머량을 계량하는 것이 바람직하고, 2단계로부터 10단계로 나누어서 계량 구멍을 형성하는 것이 보다 바람직하다. 이 계량 플레이트 또는 계량 구멍을 복수회로 나누는 행위는 10^-5g/min/hole 오더와 종래 기술에서 사용되어 있는 조건보다 수자릿수 낮은 미소량의 폴리머를 제어하기 위해서는 적합한 것이다.

각 계량 구멍(9)으로부터 토출된 폴리머는 분배 플레이트(7)의 분배 홈(10)에 각각 유입된다. 분배 플레이트(7)에서는 각 계량 구멍(9)으로부터 유입한 폴리머를 모으는 분배 홈(10)과 이 분배 홈의 하면에는 폴리머를 하류에 흘리기 위한 분배 구멍(11)이 드릴링되어 있다. 분배 홈(10)에는 2구멍 이상의 복수의 분배 구멍(11)이 드릴링되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 분배 플레이트(9)는 복수매 적층됨으로써 일부에서 각 폴리머가 개별적으로 합류-분배가 반복되는 것이 바람직하다. 이것은 복수의 분배 구멍(11)-분배 홈(10)-복수의 분배 구멍(11)이라는 반복을 행하는 유로 설계로 해두면 폴리머류는 다른 분배 구멍(11)에 유입할 수 있다. 이 때문에, 만약 분배 구멍(11)이 부분적으로 폐색한 경우에도 하류의 분배 홈(10)에서 결락된 부분이 충전되는 것이다. 또한, 동일한 분배 홈(10)에 복수의 분배 구멍(11)이 드릴링되고 이것이 반복됨으로써 폐색한 분배 구멍(11)의 폴리머가 다른 구멍에 유입되어도 그 영향은 실질적으로 전무해진다. 또한, 이 분배 홈(10)을 형성한 효과는 여러 가지 유로를 거친, 즉 열이력을 거친 폴리머가 복수회 합류하여 점도 불균일의 억제라는 점에서도 크다. 특히, 본 발명의 해도 복합 섬유에 있어서는 적어도 3종류 이상의 폴리머를 복합 방사할 필요가 있기 때문에 이 열이력이나 점도 불균일에 대한 배려가 복합 단면의 정밀도를 높인다는 관점에서는 효과적인 것이다. 또한, 이와 같은 분배 구멍(11)-분배 홈(10)-분배 구멍(11)의 반복을 행하는 설계를 할 경우 상류의 분배 홈에 대해서 하류의 분배 홈을 원주 방향으로 1~179°의 각도로 배치시켜 다른 분배 홈으로부터 유입되는 폴리머를 합류시키는 구조로 하면 다른 열이력 등을 받은 폴리머가 복수회 합류되기 때문에 해도 복합 단면의 제어에 효과적이다. 또한, 이 합류와 분배의 기구는 상술한 목적으로부터 보면 보다 상류부로부터 채용하는 것이 바람직하고, 계량 플레이트(6)나 그 상류의 부재에도 실시하는 것도 적합하다. 이와 같은 구조를 가진 복합 구금은 상술한 바와 같이 폴리머의 흐름이 항상 안정화된 것이며, 본 발명에 필요로 되는 고정밀도인 해도 복합 섬유의 제조가 가능해진다.

여기에서 토출 구멍 1구멍당 도 수는 이론적으로는 각각 1개로부터 스페이스가 허용하는 범위에서 무한히 제작하는 것은 가능하다. 실질적으로 실시 가능한 범위로서 총 도 수가 2~10,000도가 바람직한 범위이다. 도충전 밀도는 0.1~20.0도/㎟의 범위이면 좋다.

여기에서 말하는 도충전 밀도란 단위 면적당 도 수를 나타내는 것이며, 이 값이 클수록 다도의 해도 복합 섬유의 제조가 가능한 것을 나타낸다. 여기에서 말하는 도충전 밀도는 1토출 구멍으로부터 토출되는 도 수를 토출 도입 구멍의 면적으로 나눔으로써 구한 값이다. 이 도충전 밀도는 각 토출 구멍에 의해 변경하는 것도 가능하다.

복합 섬유의 단면 형태 및 도성분의 단면 형태(복합 및 형상)는 토출 플레이트(8) 바로 위의 최종 분배 플레이트에 있어서의 각 분배 구멍(9)의 배치에 의해 제어할 수 있다.

본 발명의 해도 복합 섬유를 달성하기 위해서는 이와 같은 신규인 복합 구금을 채용하는 것에 추가해서 도성분 폴리머(폴리머 A 또는 폴리머 B)의 용융 점도 I와 해성분 폴리머 용융 점도 S의 용융 점도비(S/I)가 0.1~2.0인 것이 바람직하다. 여기에서 말하는 용융 점도란 칩형상의 폴리머를 진공 건조기에 의해 수분율 200ppm 이하로 하여 캐필러리 레오미터에 의해 측정할 수 있는 용융 점도를 나타내고, 방사 온도에서의 같은 전단 속도일 때의 용융 점도를 의미한다. 또한, 본 발명에 있어서 도성분 폴리머의 용융 점도 I란 2종류 이상의 도성분 폴리머 중 가장 높은 용융 점도를 의미한다.

본 발명에 있어서 도성분의 단면 형태는 기본적으로 분배 구멍의 배치에 의해 제어되지만, 각 폴리머가 합류하고, 복합 폴리머류를 형성한 후에 축소 구멍(13)에 의해 단면 방향으로 대폭으로 축소되는 것이 된다. 이 때문에, 그때의 용융 점도비, 즉 용융 폴리머의 강성비가 단면의 형성에 영향을 주는 경우가 있다. 이 때문에, 본 발명에 있어서는 S/I가 0.1~1.0으로 되는 것이 보다 바람직하다. 특히, 이러한 범위에 있어서는 폴리머의 강성은 도성분이 높고, 해성분이 낮은 것이 되고, 제사 공정이나 고차 가공 공정에 있어서의 신장 변형에 있어서, 응력이 도성분에 우선적으로 부여되는 것이 된다. 이 때문에, 도성분이 고배향이 되고, 섬유 구조가 확실히 형성되기 때문에 용제에 의해 해성분을 용해할 때에 도성분이 불필요하게 처리되어서 열화되는 것을 예방할 수 있다. 또한, 섬유 구조가 충분히 배향된 도성분은 극세 섬유로 했을 때에도 양호한 역학 특성을 갖는 것이 되고, 또한 본 발명의 해도 복합 섬유에 있어서는 실질적으로 역학 특성을 도성분이 담당하고 있기 때문에 해도 복합 섬유 및 극세 섬유의 역학 특성의 발현이라는 관점으로부터도 적합한 것이다. 이와 같이 역학 특성이 보다 높아진다는 것은 비교적 높은 장력이 가해지는 고차 가공 공정의 통과성이나 극세 섬유의 품위라는 관점으로부터도 주목해야 할 점이다.

또한, 특히 바이메탈 구조를 가진 도성분 및 그것으로 이루어지는 극세 섬유를 제조할 경우에는 상술한 바와 같이 그 3차원적인 스파이럴 구조의 발현이 제사 공정이나 고차 가공 공정에서의 내부 에너지의 축적에 의하는 곳이 크고, 그 소구점을 높인다는 의미로부터도 S/I가 0.1~1.0으로 되는 것이 바람직한 것이다. 스파이럴 구조의 발현이라는 관점에 있어서는 S/I가 작을수록 좋다는 것이 되지만, 복합 폴리머류의 토출 안정성 등의 방사성까지를 고려하면 S/I가 0.3~0.8로 되는 것이 더 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 플레이트(7)로부터 토출된 복합 폴리머류는 토출 플레이트(8)에 유입된다. 여기에서, 토출 플레이트(8)에는 토출 도입 구멍(12)을 형성하는 것이 바람직하다. 토출 도입 구멍(12)이란 분배 플레이트(7)로부터 토출된 복합 폴리머류를 일정 거리 사이 토출면에 대해서 수직으로 흐르게 하기 위한 것이다. 이것은 폴리머 A, 폴리머 B 및 폴리머 C의 유속차를 완화시킴과 아울러 복합 폴리머류의 단면 방향에서의 유속 분포를 저감시키는 것을 목적으로 하고 있다. 본 발명에 있어서는 적어도 3종류 이상의 폴리머를 복합 폴리머류로 하는 것이 되기 때문에 이 토출 도입 구멍(12)을 형성하는 것은 단면 형태 등의 토출 안정성이라는 관점에서는 적합한 것이다.

이 유속 분포의 억제라는 점에 있어서는 각 폴리머의 분배 구멍(11)에 있어서의 토출량, 구멍 지름 및 구멍 수에 의해 폴리머의 유속 자체를 제어하는 것이 바람직하다. 단, 이것을 구금의 설계에 편입하면 도 수 등을 제한하는 경우가 있다. 이 때문에, 폴리머의 분자량을 고려할 필요는 있지만, 유속비의 완화가 거의 완료된다는 관점으로부터 복합 폴리머류가 축소 구멍(13)에 도입될 때까지 10^-1~10초(=토출 도입 구멍 길이/폴리머 유속)를 목표로 해서 토출 도입 구멍(12)을 설계하는 것이 바람직하다. 이러한 범위이면 유속의 분포는 충분하게 완화되어 단면의 안정성 향상에 효과를 발휘한다.

이어서, 복합 폴리머류는 소망의 지름을 가진 토출 구멍에 도입되는 동안에 축소 구멍(13)에 의해 폴리머류를 따라 단면 방향으로 축소된다. 여기에서, 복합 폴리머류의 중층의 유선은 대략 직선형상이지만, 외층에 가까워짐에 따라 크게 굴곡되게 된다. 본 발명의 해도 복합 섬유를 얻기 위해서는 폴리머 A, 폴리머 B 및 폴리머 C를 합하면 무수한 폴리머류에 의해 구성된 복합 폴리머류의 단면 형태를 무너뜨리지 않은 채 축소시키는 것이 바람직하다. 이 때문에, 이 축소 구멍(13)의 구멍벽의 각도는 토출면에 대해서 30°~90°의 범위로 설정하는 것이 적합하다.

이 축소 구멍(13)에 있어서의 단면 형태의 유지라는 관점에서는 토출 플레이트 바로 위의 분배 플레이트에 해성분용의 분배 구멍을 많이 드릴링해 두고, 복합 폴리머류의 최외층에 해성분의 층을 형성하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 분배 플레이트로부터 토출된 복합 폴리머류는 축소 구멍에 의해 단면 방향으로 크게 축소된다. 그때, 복합 폴리머류의 외층부에서는 크게 흐름이 굴곡되는 것에 추가해서 구멍벽과의 전단을 받는 것이 된다. 이 구멍벽-폴리머류 외층의 상세를 보면 구멍벽과의 접촉면에 있어서는 전단 응력에 의해 유속이 느리고, 내층으로 감에 따라 유속이 증가된다는 유속 분포에 경사가 발생하는 경우가 있다. 즉, 상기한 구멍벽과의 전단 응력은 복합 폴리머류의 최외층에 배치한 해성분(C 폴리머)으로 이루어지는 층에 담당하게 할 수 있어 복합 폴리머류, 특히 도성분의 유동을 안정화시킬 수 있는 것이다. 이 때문에, 본 발명의 해도 복합 섬유에 있어서는 복합형의 도성분의 섬유 지름이나 단면 형상의 안정성이 각별히 향상되는 것이다.

이상과 같이 토출 도입 구멍(12) 및 축소 구멍(13)을 거쳐서 복합 폴리머류는 분배 구멍(11)의 배치와 같은 단면 형태를 유지해서 토출 구멍(14)로부터 방사선에 토출된다. 이 토출 구멍(14)은 복합 폴리머류의 유량, 즉 토출량을 다시 계량하는 점과 방사선 상의 드래프트(=인취 속도/토출선 속도)를 제어하는 목적이 있다. 토출 구멍(14)의 구멍 지름 및 구멍 길이는 폴리머의 점도 및 토출량을 고려해서 결정하는 것이 적합하다. 본 발명의 해도 복합 섬유를 제조할 때에는 토출 구멍 지름 D는 0.1~2.0㎜, L/D(토출 구멍 길이/토출 구멍 지름)는 0.1~5.0의 범위에서 선택하는 것이 적합하다.

본 발명의 해도 복합 섬유는 이상과 같은 복합 구금을 사용해서 제조할 수 있고, 생산성 및 설비의 간이성을 감안하면 용해 방사로 실시하는 것이 적합하지만, 상기 복합 구금을 사용하면 용액 방사와 같은 용매를 사용하는 방사 방법이어도 본 발명의 해도 복합 섬유를 제조하는 것이 가능한 것은 말할 것도 없다.

용해 방사를 선택할 경우 도성분 및 해성분으로서, 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트, 폴리아미드, 폴리락트산, 열가소성 폴리우레탄, 폴리페닐렌술피드 등의 용융 성형 가능한 폴리머 및 그들의 공중 합체를 들 수 있다. 특히 폴리머의 융점은 165℃ 이상이면 내열성이 양호해서 바람직하다. 또한, 산화티탄, 실리카, 산화바륨 등의 무기질, 카본 블랙, 염료나 안료 등의 착색제, 난연제, 형광 증백제, 산화 방지제 또는 자외선 흡수제 등의 각종 첨가제를 폴리머 중에 포함하고 있어도 좋다.

도성분(난용해 성분) 및 해성분(이용해 성분)의 조합은 목적으로 하는 용도에 따라 난용해 성분을 선택하고, 난용해 성분의 융점을 기준으로 같은 방사 온도에서 방사 가능한 이용해 성분을 선택하는 것이 적합하다. 여기에서 상술한 S/I(용융 점도비)를 고려해서 각 성분의 분자량 등을 조정하면 해도 복합 섬유의 도성분의 섬유 지름 및 단면 형상이라는 균질성을 향상시킨다는 관점으로부터 바람직하다. 또한, 본 발명의 해도 복합 섬유를 활용하여 복합 극세 섬유를 제조할 경우에는 탈해에 사용하는 용제에 대한 난용해 성분(도성분)과 이용해 성분(해성분)의 용해 속도차가 클수록 바람직하고, 3,000배까지의 범위를 목표로 상술한 폴리머로부터 조합을 선택하면 좋다.

해성분 폴리머로서 폴리에스테르 및 그 공중합체, 폴리락트산, 폴리아미드, 폴리스티렌 및 그 공중합체, 폴리에틸렌, 폴리비닐알코올 등의 용융 성형 가능하며 다른 성분보다 이용해성을 나타내는 폴리머로부터 선택하는 것이 적합하다. 해성분으로서는 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 간단하게 용해한다는 관점으로부터 바람직하다. 또한, 탈해성 및 탈해 후의 극세 섬유의 개섬성이라는 관점에서는 폴리락트산, 5-나트륨술포이소프탈산이 3몰%~20몰% 공중합된 폴리에스테르 및 상술한 5-나트륨술포이소프탈산에 추가해서 분자량 500~3,000의 폴리에틸렌글리콜이 5wt%~15wt%의 범위에서 공중합된 폴리에스테르가 특히 바람직하다. 특히, 상기한 5-나트륨술포이소프탈산 단독 및 5-나트륨술포이소프탈산에 추가해서 폴리에틸렌글리콜이 공중합된 폴리에스테르에 있어서는 결정성을 유지하면서도 제사 공정에 있어서 도성분의 변형을 저해하지 않고 고배향인 섬유 구조를 형성시킬 수 있기 때문에 제사성, 취급성 및 섬유 특성이라는 관점으로부터 적합한 것이다.

본 발명의 해도 복합 섬유로부터 바이메탈형의 복합 극세 섬유를 제조하는데에 바람직한 도성분 폴리머의 조합으로서는 가열 처리를 실시했을 때에 수축차를 발생시키는 폴리머의 조합이 바람직하다. 이와 같은 관점에서는 용융 점도에서 10㎩·s 이상의 점도차가 발생하는 정도로 분자량 또는 조성에 차이가 있는 폴리머의 조합이 적합하다.

구체적인 폴리머의 조합으로서는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리락트산, 열가소성 폴리우레탄, 폴리페닐렌술피드를 폴리머 A와 폴리머 B로 분자량을 변경해서 사용하거나, 한쪽을 호모폴리머로 하고, 다른 쪽을 공중합 폴리머로 해서 사용하는 것이 박리를 억제한다는 관점으로부터 바람직하다. 또한, 스파이럴 구조에 의한 부피성을 향상시킨다는 관점에서는 폴리머 조성이 다른 조합이 바람직하고, 예를 들면 폴리머 A/폴리머 B에서 폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트/열가소성 폴리우레탄, 폴리부틸렌테레프탈레이트/폴리트리메틸렌테레프탈레이트가 바람직하다.

본 발명에 있어서의 방사 온도는 상술한 관점으로부터 결정한 사용 폴리머 중 주로 고융점이나 고점도의 폴리머가 유동성을 나타내는 온도라는 것이 적합하다. 이 유동성을 나타내는 온도란 폴리머 특성이나 그 분자량에 따라서도 다르지만 그 폴리머의 융점이 목표가 되고, 융점 +60℃ 이하로 설정하면 좋다. 이 이하의 온도이면 방사 헤드 또는 방사 팩 내에서 폴리머가 열분해하는 등의 일 없이 분자량 저하가 억제되어 양호하게 본 발명의 해도 복합 섬유를 제조할 수 있다.

본 발명에 있어서의 폴리머의 토출량은 안정성을 유지하면서 용융 토출할 수 있는 범위로서 토출 구멍당 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 길이의 관계로부터 토출량을 이러한 범위로부터 결정하는 것이 바람직하다.

본 발명에 사용하는 해도 복합 섬유를 방사할 때의 도성분(폴리머 A+폴리머 B)과 해성분(폴리머 C)의 비율은 토출량을 기준으로 중량비로 해/도 비율로 5/95~95/5의 범위에서 선택할 수 있다. 이 해/도 비율 중 도비율을 높이면 극세 섬유의 생산성이라는 관점으로부터는 적합하다. 단, 해도 복합 단면의 장기 안정성 및 극세 섬유를 효율적이며, 또한 안정성을 유지하면서 밸런스 좋게 제조할 수 있는 범위로서 이 해/도 비율은 10/90~50/50이 보다 바람직하다. 또한, 탈해 처리를 신속히 완료시켜 극세 섬유의 개섬성을 향상시킨다는 점까지를 고려하면 10/90~30/70이 특히 바람직하다.

본 발명의 해도 복합 섬유는 그 도성분이 복합 형태를 갖고 있는 것을 특징으로 하고 있고, 그 도성분에 있어서의 폴리머 A와 폴리머 B의 비율은 토출량을 기준으로 중량비로 폴리머 A/폴리머 B=10/90~90/10까지의 범위에서 선택하는 것이 바람직하다. 이 도성분에 있어서의 비율은 목적으로 하는 역학 특성 및 극세 섬유에 부여하는 특성에 따라 선택하는 것이며, 이러한 범위 내이면 본 발명의 목적으로 하는 2종류 이상의 폴리머의 특성을 가진 복합 극세 섬유를 제조하는 것이 가능하다.

토출 구멍으로부터 용융 토출된 사조는 냉각 고화되어 유제 등을 부여함으로써 집속되고, 둘레 속도가 규정된 롤러에 의해 인취된다. 여기에서, 이 인취 속도는 토출량 및 목적으로 하는 섬유 지름으로부터 결정하는 것인 본 발명에서는 해도 복합 섬유를 안정적으로 제조한다는 관점으로부터 100m/min~7,000m/min을 바람직한 범위로서 들 수 있다. 이 방사된 해도 복합 섬유는 열 안정성이나 역학 특성을 향상시킨다는 관점으로부터 연신을 행하는 것이 바람직하고, 방사한 해도 복합 섬유를 일단 권취한 후에 연신을 실시하는 것도 좋고, 일단 권취하는 일 없이 방사에 계속해서 연신을 행하는 것도 좋다.

이 연신 조건으로서는, 예를 들면 한 쌍 이상의 롤러로 이루어지는 연신기에 있어서, 일반적으로 용해 방사 가능한 열가소성을 나타내는 폴리머로 이루어지는 섬유이면 유리 전이 온도 이상 융점 이하의 온도로 설정된 제 1 롤러와 결정화 온도 상당으로 한 제 2 롤러의 주속비에 의해 섬유 축방향으로 무리없이 연장되고, 또한 열 세팅되어서 권취된다. 또한, 유리 전이를 나타내지 않는 폴리머의 경우에는 해도 복합 섬유의 동적 점탄성 측정(tanδ)을 행하여 얻어지는 tanδ의 고온측의 피크 온도 이상의 온도를 예비 가열 온도로서 선택하면 좋다. 여기에서, 연신 배율을 높여 역학 물성을 향상시킨다는 관점으로부터 이 연신 공정을 다단으로 실시하는 것도 적합한 수단이다.

본 발명의 해도 복합 섬유로부터 복합 극세 섬유를 발생시키기 위해서는 이용해 성분이 용해 가능한 용제 등에 복합 섬유를 침지해서 이용해 성분을 제거하면 좋다. 이용출 성분이 5-나트륨술포이소프탈산이나 폴리에틸렌글리콜 등이 공중합된 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리락트산 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 가수 분해의 진행을 빠르게 할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 유체 염색기 등을 이용하면 한번에 대량으로 처리를 할 수 있기 때문에 생산성도 좋고, 공업적인 관점으로부터 바람직한 것이다.

이상과 같이 본 발명의 극세 섬유의 제조 방법을 일반의 용해 방사법에 의거하여 설명했지만, 멜트블로우법 및 스펀본드법으로도 제조 가능한 것은 말할 것도 없고, 또는 습식 및 건습식 등의 용액 방사법 등에 의해 제조하는 것도 가능하다.

실시예

이하 실시예를 들어서 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 해서 TOYO SEIKI Co., Ltd.제 캐필로그래프 1B에 의해 변형 속도를 단계적으로 변경해서 용융 점도를 측정했다. 또한, 측정 온도는 방사 온도와 마찬가지로 하여 실시예 또는 비교예에는 1216s^-1의 용융 점도를 기재하고 있다. 덧붙여서 가열로에 샘플을 투입하고 나서 측정 시작까지를 5분으로 해서 질소 분위기 하에서 측정을 행했다.

B．섬도(해도 복합 섬유, 복합 극세 섬유)

채취한 해도 복합 섬유는 온도 25℃ 습도 55%RH의 분위기 하에서 단위 길이당 중량을 측정하고, 그 값으로부터 10,000m에 상당하는 중량을 산출한다. 이것을 10회 반복해서 측정하고, 그 단순 평균값의 소수점 이하를 사사오입한 값을 섬도로 했다.

복합 극세 섬유의 단사 섬도를 평가할 경우에는 해도 복합 섬유로부터 실다발 채 해성분을 99% 이상 제거하고, 채취한 복합 극세 섬유 다발을 해도 복합 섬유와 같은 분위기 하에서 단위 길이당 중량을 측정하여 10,000m에 상당하는 중량을 산출한다. 상기 복합 극세 섬유 다발의 중량을 섬유 다발에 존재하는 필라멘트 수(도 수에 상당)로 나누어 단사 섬도를 산출했다. 같은 조작을 10회 반복해서 그 단순 평균값의 소수점 제 4 위치 이하를 사사오입한 값을 복합 극세 섬유의 단사 섬도로 했다.

C．섬유의 역학 특성

해도 복합 섬유 및 극세 섬유를 ORIENTEC CORPORATION제 인장력 시험기 "TENSILON"(등록상표) UCT-100을 사용해서 시료 길이 20㎝, 인장 속도 100%/min의 조건으로 응력-변형 곡선을 측정한다. 파단시의 하중을 판독하고, 그 하중을 초기 섬도로 나눔으로써 강도를 산출하여 파단시의 굽힘을 판독하고, 시료 길이로 나눈 값을 100배 함으로써 파단 신도를 산출했다. 어느 쪽의 값도 이 조작을 수준마다 5회 반복하여 얻어진 결과의 단순 평균값을 구하고, 강도는 소수점 2자리째, 신도는 소수점 이하를 사사오입한 값이다.

D．도성분 지름 및 도성분 지름 편차(CV[%])

해도 복합 섬유를 에폭시 수지로 포매하고, Reichert, Inc.제 FC·4E형 크라이오 섹셔닝 시스템으로 동결하고, 다이아몬드 나이프를 구비한 Reichert-Nissei ultracut N(울트라 마이크로톰)으로 절삭한 후 그 절삭면을 Hitachi, Ltd.제 투과형 전자 현미경(TEM) H-7100FA로 도성분이 합계 100개 이상 관찰할 수 있는 배율로 촬영했다. 이 화상으로부터 무작위로 선정한 100개의 도성분을 추출하여 화상 처리 소프트(WINROOF)를 사용해서 모든 도성분 지름을 측정하여 평균값 및 표준 편차를 구했다. 이들 결과로부터 하기 식에 의거하여 섬유 지름 CV[%]를 산출했다.

도성분 지름 편차(CV[%])=(표준 편차/평균값)×100

모든 값은 10개소의 각 사진에 대해서 측정을 행하여 10개소의 평균값을 도성분 지름 및 도성분 지름 편차로 했다. 도성분 지름은 ㎛ 단위로 소수점 제 2 위치 이하를 사사오입하고, 도성분 지름 편차는 소수점 제 2 위치 이하를 사사오입하는 것이다.

E．부피성

각 방사 조건에서 채취한 해도 복합 섬유로 이루어지는 포백을 해성분이 용해되는 용제로 채워진 탈해욕(욕비 1:100)으로 해성분을 99wt% 이상 용해 제거하여 복합 극세 섬유로 이루어지는 포백을 얻었다. 이 포백을 JIS L 1096(2010)에 준하여 부피성을 평가했다.

즉, 약 200㎜×200㎜의 시험편 2매를 채취하고, 각각의 온도 25℃ 습도 55%RH에 1일간 방치했을 때의 질량을 측정한다. 그 질량으로부터 단위 면적당 질량(g/㎡)을 구하고, 그 평균값을 산출하여 소수점 제 2 위치 이하를 사사오입한다. 질량을 측정한 포백의 다른 5개소에 대해서 두께 측정기를 사용해서 일정 압량 하에서의 두께를 측정하고, 그 평균값을 ㎜ 단위로 소수점 제 3 위치를 사사오입해서 구한다. 여기에서, 일정 압력이란 포백이 직물인 경우 23.5㎪, 편물인 경우 0.7㎪로 했다.

측정한 단위당 두께 t(㎜) 및 단위당 질량 S_m(g/㎡)으로부터 하기 식에 따라서 포백의 부피성 B_u(㎤/g)를 구하고, 소수점 제 3 위치 이하를 사사오입함으로써 구했다.

F．스트레치성(신축 신장률)

각 방사 조건에서 채취한 해도 복합 섬유로 이루어지는 편물을 해성분이 용해하는 용제로 채워진 탈해욕(욕비1:100)으로 해성분을 99wt% 이상 용해 제거하고, 데니트함으로써 복합 극세 섬유를 얻었다. 채취한 복합 극세 섬유를 릴(1m×10회 권취)로 해서 온도 25℃ 습도 55%RH에서 1일간 방치한 후 1.8×10^- ³cN/dtex의 하중을 가했을 때의 릴 길이(초기 시료 길이: L₀)를 측정했다. 이어서, 하중을 88.2×10^-3cN/dtex로 해서 60초 후의 릴 길이(L₁)를 측정하고, 하기 식에 따라서 신축 신장률 E(%)를 측정했다. 같은 조작을 1수준당 5회 반복하고, 그 평균값을 소수점 제 2 위치에서 사사오입함으로써 구했다.

(실시예 1)

도성분 1을 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET1, 용융 점도: 140㎩·s), 도성분 2를 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(3GT 용융 점도: 130㎩·s)로 하고, 해성분으로서 5-나트륨술포이소프탈산을 8.0몰% 및 분자량 1,000의 폴리에틸렌글리콜을 10wt% 공중합한 폴리에틸렌테레프탈레이트(공중합 PET1, 용융 점도: 45㎩·s)를 사용해서 각 성분을 280℃에서 각각 용융 후 계량하고, 도 4에 나타낸 복합 구금이 장착된 방사 팩에 유입시켜 토출 구멍으로부터 복합 폴리머류를 토출했다. 또한, 토출 플레이트 바로 위의 분배 플레이트는 도성분 1용 분배 구멍(도 5의 15), 도성분 2용 분배 구멍(도 5의 16) 및 해성분용 분배 구멍(도 5의 17)이 도 5(a)에 나타내는 배열 패턴으로 되어 있고, 1개의 해도 복합 섬유에 250도의 바이메탈형의 복합 형태를 가진 도성분이 형성되는 것이었다. 또한, 토출 플레이트는 토출 도입 구멍 길이 5㎜, 축소 구멍의 각도 60°, 토출 구멍 지름 0.5㎜, 토출 구멍 길이/토출 구멍 지름 1.5의 것을 사용했다.

도 1/도 2/해의 복합비는 중량비로 35/35/30이 되도록 토출량으로 조정했다(총 토출량 30g/min). 용융 토출한 사조를 냉각 고화한 후 유제 부여하고, 방사 속도 1,500m/min으로 권취해서 미연신 섬유를 얻었다. 또한, 미연신 섬유를 80℃와 130℃로 가열한 롤러 사이에서 3.2배로 연신을 행하여(연신 속도 800m/min), 해도 복합 섬유를 얻었다(104dtex-15 필라멘트).

또한, 이 해도 복합 섬유는 도 2에 나타내는 바와 같은 도 성분이 규칙적으로 배치된 해도 복합 단면을 형성하고 있고, 그 도성분은 도 1(b)에 나타내는 도성분 1과 도성분 2가 접합된 바이메탈형의 복합 단면을 형성하고 있었다. 이 바이메탈형의 도성분은 진원의 형상을 갖고 있고, 도성분 지름(D)은 1.3㎛, 접합부의 길이(L)는 0.4㎛이며, L/D=0.3으로 충분한 접합면을 갖고 존재하고, 도성분 지름 편차가 5.1%로 매우 편차가 작았다.

실시예 1에서 얻은 해도 복합 섬유의 역학 특성은 강도 3.9cN/dtex, 신도 38%로 고차 가공을 행하는데에 충분한 역학 특성을 갖고 있고, 포백이나 편물로 가공한 경우에도 실 끊김 등이 전혀 발생하지 않았다.

실시예 1의 해도 복합 섬유를 편물로 한 시험편을 90℃로 가열한 1wt%의 수산화나트륨 수용액으로 해성분을 99wt% 이상 탈해했다. 실시예 1의 해도 복합 섬유는 상술한 바와 같이 도성분이 균등하게 배치되고, 또한 도성분 지름 편차가 매우 작기 때문에 부분적으로 열화된 도성분이 존재하는 일 없이 탈해 처리가 효율적으로 행해졌다. 이 탈해시의 극세 섬유의 탈락을 조사한 결과, 탈해시의 극세 섬유의 탈락은 없고, 시험편은 보풀 등이 없어 품위가 우수했다. 이 시험편을 KEYENCE CORPORATION제 레이저 마이크로스코프 VK-X200로 시험편의 측면 및 단면을 관찰한 결과, 3차원적으로 스파이럴 구조를 발현시킨 바이메탈형의 극세 섬유를 관찰할 수 있고, 이 극세 섬유 다발 1개의 단면은 높이 245㎛, 폭 770㎛의 우수한 부피성을 갖고 있는 것을 확인할 수 있었다.

이 시험편은 극세 섬유 유래의 섬세한 촉감을 가지면서도 팽창감이 있고, 스트레치성을 가진 쾌적성이 우수한 촉감을 갖고 있었다. 이 시험편을 이용하여 부피성 및 스트레치성을 조사한 결과, 표 1에 나타내는 바와 같이 우수한 특성을 갖고, 비교예에 나타내는 단독 폴리머로 이루어지는 극세 섬유로는 결코 도달할 수 없는 것이었다. 결과를 표 1에 나타낸다.

(실시예 2)

도성분 2를 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT, 용융 점도: 160㎩·s)로 변경한 것 이외에는 전부 실시예 1에 따라 해도 복합 섬유를 얻었다.

실시예 2의 해도 복합 섬유에서는 PET1과 PBT가 접합된 바이메탈 구조의 도성분을 갖고 있고, 그 도성분의 균질성은 실시예 1과 마찬가지로 우수했다.

실시예 2의 해도 복합 섬유를 편물로서 시험편을 제작하여 실시예 1과 마찬가지의 조건으로 해성분을 제거했다. 이 탈해시의 극세 섬유의 탈락을 조사한 결과, 실시예 1과 마찬가지로 탈해시의 극세 섬유의 탈락은 없어 시험편은 품위가 우수했다.

이 시험편의 관찰 결과에서는 실시예 1과 마찬가지의 3차원적으로 스파이럴 구조를 발현한 바이메탈형의 극세 섬유를 관찰할 수 있고, 이 극세 섬유 다발 1개의 단면은 높이 225㎛, 폭 700㎛의 우수한 부피성을 갖고 있는 것을 확인할 수 있었다. 결과를 표 1에 함께 나타낸다.

(실시예 3)

도성분 1을 실시예 1에서 사용한 PET1(용융 점도: 120㎩·s)로 해서 도성분 2로서 이소프탈산을 7.0몰% 및 2,2비스{4-(2-히드록시에톡시)페닐}프로판을 4몰% 공중합한 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET2, 용융 점도: 110㎩·s)를 사용하여 해성분을 실시예 1에서 사용한 공중합 PET1(용융 점도:35㎩·s)로 하고, 방사 온도를 290℃로 해서 90℃와 130℃로 가열한 롤러 사이에서 연신한 이외에는 전부 실시예 1에 따라 해도 복합 섬유를 얻었다.

이 해도 복합 섬유에 있어서는 PET1과 PET2가 접합된 바이메탈 구조를 가진 도성분이 형성되어 있고, 탈해 후의 극세 섬유는 실시예 1 및 실시예 2와 비교하면 부피성 및 스트레치성이 약간 뒤떨어졌지만, 비교예 1~비교예 4에 나타내는 극세 섬유와 비교하면 크게 특성이 향상되어 특별히 문제없는 것이었다. 실시예 1과 마찬가지로 시험편의 관찰을 행한 결과, 실시예 3의 극세 섬유 다발 1개의 단면은 높이 200㎛, 폭 625㎛이며, 실시예 1과 비교하면 보다 큰 곡률 반경을 가진 스파이럴 구조를 발현시키고 있는 것을 알 수 있었다. 이 시험편을 실온에서 시료 길이에 대해서 5% 신장한 후, 프리한 상태(무하중)에서 180℃로 가열된 오븐에서 10분간 건열 처리하면 잠재적인 수축성을 발현시켜서 곡률 반경이 축소화해서 부피성이 향상되고, 실시예 1과 대략 동등한 형태가 되는 것을 알 수 있었다(열처리 후의 극세 섬유 다발: 높이 215㎛, 폭 680㎛). 결과를 표 1에 함께 나타낸다.

(실시예 4)

도성분 1을 고분자량 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET3, 용융 점도: 160㎩·s)로 하고, 도성분 2를 저분자량 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET4, 용융 점도: 70㎩·s)로 하고, 해성분은 실시예 1에서 사용한 공중합 PET1(용융 점도: 35㎩·s)로 하고, 방사 온도 290℃로 해서 90℃와 130℃로 가열한 롤러 사이에서 연신한 이외에는 전부 실시예 1에 따라 해도 복합 섬유를 얻었다.

이 해도 복합 섬유 및 극세 섬유에 있어서는 고분자량의 PET3을 도성분 1에 사용함으로써 실시예 1과 비교하면 역학 특성이 향상된 것이었다. 한편, 실시예 3과 마찬가지로 스파이럴 구조의 곡률 반경이 커짐으로써 실시예 1과 비교하면 부피성이나 스트레치성은 약간 저하되었지만, 극세 섬유 다발 1개의 단면은 높이 170㎛, 폭 530㎛로 충분한 부피성을 갖고 있었다. 결과를 표 1에 함께 나타낸다.

(실시예 5)

도성분 1을 고분자량 나일론 6(PA1, 용융 점도: 170㎩·s)로 하고, 도성분 2를 저분자량 나일론 6(PA2, 용융 점도: 120㎩·s)으로 하고, 해성분은 실시예 1에서 사용한 공중합 PET1(용융 점도: 55㎩·s)로 하고, 방사 온도 270℃로 한 이외에는 전부 실시예 1에 따라 해도 복합 섬유를 얻었다.

이 해도 복합 섬유로부터 해성분을 제거해서 얻어진 극세 섬유에 있어서는 점도가 다른 PA1과 PA2가 바이메탈 구조로 되어 있음으로써 실시예 4와 마찬가지로 곡률 반경이 큰 스파이럴 구조를 발현시키고 있었다. 극세 섬유 다발 1개의 단면에서는 높이 180㎛, 폭 550㎛로 충분한 부피성을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 한편, 실시예 4와 비교하면 극세 섬유를 이루는 폴리머가 나일론 6임으로써 시험편(편물)의 촉감은 매우 유연하면서도 적당한 스트레치성을 발현시키는 것이며, 우수한 촉감을 갖고 있었다. 결과를 표 1에 함께 나타낸다.

(실시예 6)

도성분 1을 고분자량 폴리페닐렌술피드(PPS1, 용융 점도: 240㎩·s)로 하고, 도성분 2를 저분자량 폴리페닐렌술피드(PPS2, 용융 점도: 170㎩·s)로 하고, 해성분은 5-나트륨술포이소프탈산 5.0몰%를 공중합한 폴리에틸렌테레프탈레이트(공중합 PET2, 용융 점도: 110㎩·s)로 하고, 방사 온도 300℃로 해서 90℃와 130℃로 가열한 롤러 사이에서 연신한 이외에는 전부 실시예 1에 따라 해도 복합 섬유를 얻었다.

이 해도 복합 섬유로부터 해성분을 제거해서 얻어진 극세 섬유에 있어서는 점도가 다른 PPS1과 PPS2가 바이메탈 구조로 되어 있음으로써 3차원적인 스파이럴 구조를 발현시키고 있었다. 이 때문에, 극세 섬유 다발 1개의 단면에서는 높이 150㎛, 폭 480㎛로 충분한 부피성을 갖고 있고, 극세 섬유가 불균일한 상태로 존재하고 있는 것을 확인할 수 있었다(개섬성: 양호). 폴리페닐렌술피드는 소수성이기 때문에 극세 섬유로 한 경우에는 일반적으로 그 극세 섬유 다발이 특히 응집한 구조가 되고, 개섬성이 결여된 것이 되는 경우가 많다. 한편, 실시예 6의 극세 섬유 다발에 있어서는 상술한 바와 같이 분산 처리 등을 행하지 않아도 우수한 개섬성을 가진 것을 알 수 있었다. 결과를 표 1에 함께 나타낸다.

(비교예 1)

본 발명의 바이메탈 구조에 의한 효과를 검증하기 위해서 실시예 1과 같은 구금을 사용해서 도성분 1 및 도성분 2를 실시예 1에서 사용한 PET1로 해서 종래형의 단독 성분에 의한 도성분이 형성되도록 하고, 방사 온도를 290℃로 해서 90℃와 130℃로 가열한 롤러 사이에서 연신한 것 이외에는 전부 실시예 1에 따라 해도 복합 섬유를 얻었다.

이 해도 복합 섬유의 단면에 있어서는 PET1 단독의 도성분이 형성되어 규칙적인 해도 복합 단면이 형성되어 있었다. 이 도성분은 실시예 1과 마찬가지로 도성분 지름(D)은 1.3㎛이며, 같은 폴리머에 의해 도가 구성되고, 본 발명에서 말하는 접합부는 존재하지 않고, L/D는 0이었다.

이 해도 복합 섬유를 편물로 한 시험편으로부터 해성분을 제거한 결과, 그 도성분의 규칙적인 배열로부터 탈해 처리는 효율적으로 진행되어 극세 섬유의 탈락 등은 없어 그 품위는 문제없었지만, 실시예 1의 시험편과 비교하면 섬세한 촉감이 결여되어 있었다.

이 시험편에 대해서 실시예 1과 마찬가지로 레이저 마이크로 스코프에 의해 그 측면 및 단면을 관찰한 결과, 실시예 1에서 보여진 스파이럴 구조는 발현되어 있지 않고, 극세 섬유의 배향이 갖추어진 다발형상으로 존재하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 비교예 1의 극세 섬유 다발 1개의 단면은 높이 110㎛, 폭 400㎛로 실시예 1과 비교하면 대폭으로 부피성이 저하되고, 당연히 실시예 1과 비교하면 시험편의 부피성은 뒤떨어지는 것이며, 스트레치성도 갖지 않았다. 결과를 표 2에 나타낸다.

(비교예 2, 3)

비교예 1의 목적과 같이 본 발명의 효과를 검증하기 위해서 도성분 1 및 도성분 2를 실시예 1에서 사용한 3GT(비교예 2), 실시예 2에서 사용한 PBT(비교예 3)로 한 것 이외에는 전부 실시예 1에 따라 해도 복합 섬유를 얻었다.

이들 해도 복합 섬유의 단면에 있어서는 3GT 단독(비교예 1) 또는 PBT 단독(비교예 2)의 도성분이 형성되어 규칙적인 해도 복합 단면이 형성되어 있었다. 이들 도성분은 실시예 1과 마찬가지로 도성분 지름(D)은 1.3㎛이며, 같은 폴리머에 의해 도가 구성되고, 본 발명에서 말하는 접합부는 존재하지 않고, L/D는 0이었다.

비교예 2 및 비교예 3의 해도 복합 섬유로부터 해성분을 제거한 시험편(편물)에 있어서는 폴리머 특성을 요인으로 해서 촉감이 약간 변화되었지만, 부피성 및 스트레치성은 실시예와 비교하면 멀리 미치지 못했다. 결과를 표 2에 함께 나타낸다.

(비교예 4)

일본 특허공개 2001-192924호 공보에 기재된 파이프형 해도 복합 구금(토출 구멍 1구멍당 도 수: 250)을 사용해서 폴리머는 실시예 1에서 사용한 PET1로 하고, 방사 이후의 조건은 비교예 1에 따라 해도 복합 섬유를 얻었다. 비교예 4에서는 방사에 관해서는 실 끊김 등도 없어 문제가 없었지만, 연신 공정에서는 단사가 실 끊김되고, 연신 롤러에 권취된 추가 보였다.

이 해도 복합 섬유의 단면을 관찰하면 도성분은 변형된 원단면으로 되어 있고, 이 파이프형의 해도 복합 구금으로 채용하기 위해서는 해성분 폴리머의 점도가 낮았기 때문에 일부(5도~10도)에 2도 이상의 도성분이 융착한 개소가 보였다. 이 때문에, 평균의 도성분 지름은 평균으로 1.5㎛ 정도이었지만, 그 도성분 지름 편차는 16%로 실시예 1과 비교해서 컸다. 상술한 연신 공정에 있어서의 단사 끊김은 이 단면의 불균일성에 기인하는 것으로 여겨진다.

이 해도 복합 섬유로 이루어지는 시험편(편물)으로부터 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 해성분을 제거한 결과, 극세 섬유가 보풀이 인 개소가 부분적으로 보이고, 그 처리 공정 중에는 극세 섬유의 탈락이 보였다. 또한, 이 시험편에서는 실시예 1과 비교하면 부피성 및 스트레치성이 뒤떨어져 촉감이 저하되었다. 이 극세 섬유 다발 1개의 단면을 관찰한 결과, 높이 100㎛, 폭 380㎛로 비교예 1과 마찬가지로 실시예 1과 비교하면 대폭으로 부피성이 저하되어 있었다. 결과를 표 2에 함께 나타낸다.

(실시예 7~9)

1개의 해도 복합 섬유에 바이메탈 구조의 도성분이 각각 5도(실시예 7), 15도(실시예 8), 1,000도(실시예 9) 형성되도록 같이 토출 플레이트 바로 위의 분배 플레이트를 변경한 것 이외에는 전부 실시예 2에 따라 해도 복합 섬유를 얻었다. 이 분배 플레이트의 구멍 배열 패턴은 실시예 2와 같은 도 5(a)의 배열 패턴으로 했다.

이들 해도 복합 섬유에 있어서는 도성분 지름(D)이 도 수에 따라 변화되는 것이며, 실시예 7이 9.5㎛, 실시예 8이 5.5㎛, 실시예 9가 0.7㎛의 바이메탈 구조의 도성분이 형성되어 있었다. 어느 단면에 있어서도 규칙적으로 도성분이 배치되어 도성분 지름 편차는 5% 이하로 매우 균질했다.

실시예 2와 마찬가지로 채취한 해도 복합 섬유를 편물로 하고, 해성분을 제거함으로써 극세 섬유로 이루어지는 시험편을 제작했다. 이들 시험편에 있어서도 실시예 2와 마찬가지로 극세 섬유의 탈락은 보이지 않고, 모두 품위가 우수했다.

이들 시험편의 부피성 및 스트레치성은 도성분 지름(극세 섬유의 섬유 지름)에 의존해서 변화되고, 그 목적에 따라 제어 가능한 것을 알 수 있었다. 즉, 섬유 지름이 큰 실시예 7에서는 실시예 2와 비교하면, 특히 스트레치성이 높고, 실시예 9에서는 스트레치성은 저하되지만, 그 섬세한 촉감이 현저했다. 또한, 실시예 8은 부피성과 스트레치성의 밸런스가 우수하여 고기능 텍스타일로서 이너로부터 아우터까지 폭넓게 전개할 수 있는 가능성을 가진 것이었다. 결과를 표 3에 나타낸다.

(실시예 10)

총 토출량 25g/min으로 도 1/도 2/해의 복합비를 중량비로 15/15/70이 되도록 조정하고, 방사 속도 3,000m/min, 연신 배율 1.4배로 변경한 것 이외에는 전부 실시예 9에 따라 해도 복합 섬유를 얻었다.

이 해도 복합 섬유에 있어서는 도성분이 실시예 9와 비교해서 도성분 지름이 0.3㎛로 더 축소화된 것이면서도 규칙적인 도성분의 배열이나 도성분 불균일 등에서 정밀한 해도 단면이 유지되어 있었다.

실시예 10의 해도 복합 섬유를 편물로 하여 해성분을 제거했을 때에는 거의 극세 섬유의 탈락은 보이는 일은 없고, 품위에 대해서 문제 없었다. 이 시험편을 관찰한 결과, 섬유 지름 0.3㎛의 미세한 극세 섬유에도 상관없이 바이메탈 구조에 기인한 3차원적인 스파이럴 구조가 발현되어 있었다. 이 극세 섬유 다발 1개의 단면은 높이 45㎛, 폭 140㎛이며, 실시예 2와 비교하면 극세 섬유 다발 1개의 부피성은 외관상 저하되는 것이었다. 한편, 총섬도를 유사시킨 것으로 하기 위해서 미리 해도 복합 섬유를 4개 합사하고, 탈해한 시험편에 있어서는 극세 섬유의 섬유 지름의 영향으로부터 실시예 2와 비교해서 매우 미세한 공극을 가진 부피성이 있는 극세 섬유 다발로 할 수 있었다.

이와 같은 결과를 근거로 해서 실시예 10에 대해서는 해도 복합 섬유를 4개 합사로 해서 작성한 시험편에 대해서 부피성 및 스트레치성을 평가한 결과, 비교적 우수한 특성을 갖고 있는 것을 알 수 있었다. 결과를 표 3에 함께 나타낸다.

(실시예 11, 12)

도 1/도 2/해의 복합비를 중량비로 14/56/30(실시예 11), 56/14/30(실시예 12)으로 변경한 것 이외에는 전부 실시예 2에 따라 해도 복합 섬유를 얻었다.

모두 해도 단면에 있어서 오목부를 2개 갖는 달마형상의 도성분이 형성되어 있고, 도성분 지름(D) 1.3㎛, 접합부의 길이(L) 0.2㎛이며, L/D=0.1인 것을 알 수 있었다.

이들 해도 복합 섬유를 편물로 해서 해성분을 제거함으로써 시험편을 제작했다. 이 시험편의 단면을 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 확인한 결과, 극세 섬유의 단면에 있어서도 해도 단면에서 보인 달마형상의 단면을 유지하고 있고, L/D=0.1이며 탈해한 경우에도 폴리머 접합부가 유지되는 것을 알 수 있었다.

이들 극세 섬유에 있어서는 실시예 2와는 다른 형태를 갖고 있고, 극세 섬유 자체가 비틀어져서 굴곡한 구조를 갖고 있고, 이 도성분 1/도성분 2의 비율을 변경함으로써 극세 섬유의 형태를 제어할 수 있는 것을 알 수 있었다. 결과를 표 3에 함께 나타낸다.

(실시예 13)

도성분 1은 5-나트륨술포이소프탈산을 8.0몰% 공중합한 폴리에틸렌테레프탈레이트(공중합 PET3, 용융 점도: 110㎩·s)로 하고, 도성분 2를 실시예 5에서 사용한 PA1(용융 점도: 120㎩·s)로 하고, 해성분을 실시예 5에서 사용한 공중합 PET1(용융 점도: 45㎩·s)로 해서 방사 온도를 280℃로 했다. 복합 구금에는 토출 플레이트 바로 위에 도 5(b)에 나타내는 배열 패턴이 된 분배 플레이트가 구비되어 있고, 도성분 1이 심부, 도성분 2가 초부가 된 심초형의 복합 형태를 가진 도성분이 1개의 해도 복합 섬유당 250도 형성되는 것을 사용했다(도 4). 그 밖의 조건에 관해서는 실시예 1에 따라 해도 복합 섬유를 얻었다.

이 해도 복합 섬유에서는 처리 전후의 중량으로부터 처리 온도를 조정함으로써 해성분에 추가해서 도성분의 심부분을 더 용해 제거할 수 있었다. 이 극세 섬유의 단면을 실시예 1과 마찬가지로 관찰한 결과, 도성분 1이 존재하고 있던 부분이 공동화된 중공 단면을 가진 극세 섬유로 되어 있었다.

이 극세 중천 섬유에 있어서는 극세 섬유 유래의 섬세한 촉감을 가지면서도 경량감을 가진 것이며, 예를 들면 아우터 중 면 등에 적합한 유연하며, 또한 경량성을 구비한 특성을 갖고 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 단면 관찰에서는 극세 섬유의 중공부가 찌그러진 것은 확인되지 않았다. 이것은 도성분 1과 해성분에서 용출 속도가 1.4배 정도 다른 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트를 나누어 씀으로써 해성분이 제거되는 동안에는 도성분 1이 극세 섬유의 심부에 존재하고 있었음으로써 탈해 공정 중의 외력에도 내성이 발생한 것으로 추정된다. 또한, 여기에서 해성분이 도성분과 비교해서 저점도임으로써 제사 공정에서 가해지는 응력을 최종적으로 잔존하는 도성분 2가 담당함으로써 도성분 2의 섬유 구조가 고배향화된 것이 적합한 영향을 준 것으로 추정된다. 결과를 표 4에 나타낸다.

(실시예 14)

도성분 1을 실시예 1에서 사용한 PET1, 도성분 2를 폴리스티렌(PS, 용융 점도: 100㎩·s)으로 하고, 방사 온도를 290℃, 90℃와 130℃로 가열된 롤러 사이에서 배율 2.5배로 연신한 것 이외에는 전부 실시예 13에 따라 해도 복합 섬유를 얻었다.

이 해도 복합 섬유에 있어서는 심성분이 도성분 1, 초성분이 도성분 2로 구성된 심초형의 도성분이 형성된 해도 단면을 갖고 있었다. 이 해도 섬유를 탈해한 경우에도 초성분이 갈라지는 일 없이 심초형의 극세 섬유가 되는 것을 확인할 수 있고, 그 역학 특성에 관해서도 우수한 특성을 갖고 있는 것을 확인할 수 있었다.

PS는 비결정성 폴리머이기 때문에 섬유로 한 경우에도 일반적으로 무른 섬유가 되어 활용하는 것이 곤란하다. 그러나, 실시예 14에 있어서는 심부에 역학 특성을 담당하는 폴리에틸렌테레프탈레이트가 존재함으로써 섬유 지름이 1.6㎛로 축소화된 극세 섬유에도 상관없이 실용에 견딜 수 있는 역학 특성을 갖고 있었다. 이 극세 섬유는 섬유 지름 유래의 비표면적에 추가하여 PS의 비결정성을 이용해서 제 3 성분(기능제 등)의 부여나 그 유지성을 높이는 것이 가능해진다. 또한, 염색성이라는 관점에서는 비결정성의 PS가 농색으로 염색됨으로써 종래의 극세 섬유의 과제 중 하나인 발색성을 크게 개선하는 것이 가능해진다. 결과를 표 4에 함께 나타낸다.

(실시예 15)

폴리머의 조합을 실시예 13과 같이 하고, 토출 플레이트 바로 위에 도 5(c)의 배열 패턴으로 한 분배 플레이트를 구비한 복합 구금(도 4)을 사용한 것 이외에는 전부 실시예 13에 따라 해도 복합 섬유를 얻었다.

얻어진 해도 복합 섬유에 있어서는 그 단면에 도성분 1을 도부(10개), 도성분 2를 해부로 한 해도 형태의 도성분이 1개의 해도 복합 섬유당 250도 형성되어 있었다.

이 해도 복합 섬유를 편물로 해서 실시예 13에 기재된 방법으로 해성분 및 도 성분 1을 용해해서 제거한 결과, 극세 섬유의 단면에 복수의 연근 중공 모양의 단면을 가진 극세 섬유를 얻었다. 이 극세 섬유에 있어서는 특이한 중공 구조를 갖고 있기 때문에 단면 방향으로 힘이 가해졌을 경우에 있어서도 파산되기 어려워 압축 변형에 대한 내성을 가진 극세 중천 섬유를 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다. 결과를 표 4에 함께 나타낸다.

본 발명의 해도 복합 섬유는 섬유 권취 패키지나 창포, 컷 파이버, 솜, 파이버 볼, 코드, 파일, 직편, 부직포 등 다양한 중간체로 하여 탈해 처리하는 등 해서 극세 섬유를 발생시켜 여러 가지 섬유 제품으로 하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 해도 복합 섬유는 미처리인 채 부분적으로 해성분을 제거시키거나 또는 탈도 처리를 하는 등 해서 섬유 제품으로 하는 것도 가능하다. 여기에서 말하는 섬유 제품은 재킷, 스커트, 바지, 속옷 등의 일반 의료로부터 스포츠 의료, 의료 자재, 카펫, 소파, 커튼 등의 인테리어 제품, 카 시트 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 봉합사, 스캔 폴드, 인공 혈관, 혈액 필터 등의 의료 용도로 사용할 수 있다.

1 : 도성분 1 2 : 도성분 2
3 : 해성분 4 : 도성분의 접합부
5 : 도성분 지름(외접원) 6 : 계량 플레이트
7 : 분배 플레이트 8 : 토출 플레이트
9 : 계량 구멍
9-(a) : 폴리머 A(도성분 1)·계량 구멍
9-(b) : 폴리머 B(도성분 2)·계량 구멍
9-(a) : 폴리머 C(해성분)·계량 구멍 10 : 분배 홈
11 : 분배 구멍 12 : 토출 도입 구멍
13 : 축소 구멍 14 : 토출 구멍
15 : 폴리머 A(도성분 1)·분배 구멍
16 : 폴리머 B(도성분 2)·분배 구멍
17 : 폴리머 C(해성분)·분배 구멍

Claims

섬유 단면에 있어서, 해성분 중에 도성분이 점재하도록 배치되는 해도 복합 섬유에 있어서,
도성분이 2종류 이상의 다른 폴리머가 접합되어서 형성된 복합 형태를 갖고 있고, 그 도성분의 접합부의 길이 L과 복합 도성분 지름 D의 비 L/D가 0.1~10.0인 해도 복합 섬유.
제 1 항에 있어서,
2종류 이상의 다른 폴리머가 접합한 도성분의 지름이 0.2㎛~10.0㎛인 해도 복합 섬유.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
2종류 이상의 다른 폴리머가 접합한 도성분에 있어서, 도성분 지름의 편차가 1.0~20.0%인 해도 복합 섬유.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
2종류 이상의 다른 폴리머가 접합한 복합형의 도성분에 있어서, 도성분에 있어서의 복합비가 10/90~90/10인 해도 복합 섬유.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
도성분 폴리머 점도 I와 해성분 폴리머 점도 S의 비 S/I가 0.1~2.0인 해도 복합 섬유.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
도성분이 바이메탈형으로 접합되어 있는 해도 복합 섬유.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 해도 복합 섬유를 탈해 처리해서 얻어지는 복합 극세 섬유.
제 7 항에 있어서,
섬유축에 수직 방향의 섬유 단면이 2종류의 폴리머가 접합된 구조를 갖는 바이메탈형이며, 단사 섬도가 0.001~0.970dtex, 부피성이 14~79㎤/g인 복합 극세 섬유.
제 8 항에 있어서,
신축 신장률이 41~223%인 복합 극세 섬유.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 해도 복합 섬유 또는 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 복합 극세 섬유가 적어도 1부를 구성하는 섬유 제품.