TW201425666A - 複合紡嘴及複合纖維、複合纖維之製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題在於提供具有即使島成分的密度高，海聚合物的溶出也容易之海島構造之複合纖維，及適合用於製造前述複合纖維之紡嘴。本發明之複合纖維係具有海島區域及海成分區域，海成分區域被海島區域所夾住，具有特定以上之寬度者。本發明之複合紡嘴係具有海吐出孔群，更且具有島吐出孔群或海島用的複合聚合物吐出孔群。

Description

複合紡嘴及複合纖維、複合纖維之製造方法
本發明關於將由2種類以上的聚合物所構成之複合聚合物流予以吐出用之複合紡嘴，及藉由使用此複合紡嘴的複合紡絲機進行熔融紡絲而得之複合纖維、複合纖維之製造方法。
藉由組合2種類以上的聚合物，而補充在單一成分的聚合物所不充分的性能，且賦予全新的機能之複合纖維，係隨著用途的多樣化而許多地開發。
複合纖維之1種的海島複合纖維係於截面觀察中，組成相異的2種類以上之聚合物呈相分離，某種的聚合物分散在另一種的聚合物中，將前者之聚合物看作島且將後者之聚合物看作海之纖維。以下將前者之聚合物稱為「島聚合物」，將後者之聚合物稱為「海聚合物」。
而且，於熔融紡絲而製造海島複合纖維後，藉由將易溶出成分之海聚合物予以溶出，僅難溶出成分的島聚合物殘留，可得到單纖維之絲徑為奈米級的極細纖維。於衣料用途中，展現一般纖維所無法獲得之柔軟觸感或極細度，可適用於人造皮革或新觸感紡織品等。又，由於纖維間隔為緻密，可作為高密度織物，在需要 防風性、撥水性的運動衣料用途中亦可展開。又，於產業材料用途中，由於比表面積增大、塵埃捕集性升高而可適用於高性能過濾器等，或由於極細纖維進入微細的溝，擦掉污垢，而亦可適用於精密機器等之抹布或精密研磨布等。
一般地，將在複合紡嘴中形成複合聚合物流，藉此而製造複合纖維之手法，稱為複合紡絲法，將藉由聚合物彼此之熔融混煉而製造之手法，稱為聚合物共混法。
於聚合物共混法中，可與複合紡絲法同樣地製造極細纖維，但在纖維直徑之控制係有限度，難以得到均勻的極細纖維。相對於其，複合紡絲法係在複合紡嘴中形成由2種以上的聚合物所構成之複合聚合物流，可精密地控制複合構造。因此，於可均勻地形成高精度的絲截面形態之點中，優越性係比聚合物共混法還高。
於此複合紡絲法中，為了使安定的絲截面控制成為可能，複合紡嘴技術係重要。因此，自以往以來，有進行各式各樣的提案。
將與海島複合纖維有關的複合紡嘴技術大致分成二類：管線(pipe)方式紡嘴技術與分配方式紡嘴技術。
管線方式紡嘴之代表例係揭示於專利文獻1中。第15圖中顯示專利文獻1的複合紡嘴之部分放大縱截面圖。再者，於各圖面中，當對應於已說明過之圖的相同符號之構件存在時，省略說明。
第15圖中所示的管線方式紡嘴係由設有海聚合物導入流路21及島聚合物導入流路22及管線20及海聚合物分配室23之分配裝置1、設有複合聚合物吐出孔15之吐出板2、與設有紡嘴吐出孔6之縮流板3所構成。
於此紡嘴中，易溶出成分之海聚合物係自海聚合物導入流路21被導引至海聚合物分配室23，充滿管線20之外周。另一方面，難溶出成分之島聚合物係自島聚合物導入流路22被導引至管線20，自管線20吐出。自此管線20所吐出的島聚合物係變成插入海聚合物分配室23內所充滿的海聚合物中，形成海聚合物被覆島聚合物之複合聚合物流。然後，此複合聚合物流係經過複合聚合物吐出孔15，而複合聚合物流彼此合流，自紡嘴吐出孔6吐出，成為具有海島截面之複合纖維。
於如以上之管線方式紡嘴中，藉由將每單位面積的管線20之支數提高到加工極限為止，而在海島複合纖維之截面中，島成分之數目變多，可增加海聚合物溶出後的極細纖維之條數，或可將極細纖維之纖維直徑縮小化。然而，於提高管線20的支數之情況中，由於管線間距離變窄，海聚合物無法侵入到管線20的中心部為止，海聚合物之分配性係惡化。因此，出現島聚合物未被海聚合物所被覆之部分，尤其在以高的島聚合物比率進行紡絲時，有發生島聚合物彼此之合流的情況。為了消除此，必須使管線20的配置最合適化，提高海聚合物之分配性，此解決對策之代表例係在專利文獻2及專利文獻3中揭示。
第17圖係專利文獻2及專利文獻3所採用之吐出板的部分放大平面圖。
於第17圖之吐出板中，具有複合聚合物吐出孔15，藉由設置未配置管線20之海聚合物進入流路11(於此部分沒有吐出孔)，即使吐出孔之數目增加，也能使海聚合物的分配性成為良好，在複合聚合物吐出孔群全體中沒有不均而可供給海聚合物。因此，於複合聚合物吐出孔群之中心部，變成海聚合物亦存在於島聚合物間，可抑制島聚合物之合流。因此，於專利文獻2或專利文獻3之紡嘴技術中，即使為管線方式紡嘴，也可得到島數比較多之海島複合纖維。
另一方面，當考慮島數之增加時，分配方式紡嘴係有效的技術。作為其代表例，可舉出專利文獻4。第16圖係專利文獻4中揭示的形狀之吐出板的部分放大平面圖。
於第16圖中，以設置於吐出板的某島吐出孔13為基準時，於以最短中心間距離鄰接於該島吐出孔13之島吐出孔13a與基準的島吐出孔13的2條共同外接線30所包圍的區域內，以至少海吐出孔12的一部分存在之方式，配置各吐出孔而構成。因此，於第16圖之吐出板中，成為海聚合物強制地配置於島聚合物間，可防止自島吐出孔13與島吐出孔13a所吐出的島聚合物之合流。於是，即使於鄰接的島吐出孔13接近加工極限程度為止之情況，由於也可防止島聚合物之合流，可進一步增大每吐出導入孔之截面積的吐出島聚合物之吐出孔之數目。
如以上於以往的紡嘴技術中，藉由加以各種的改良，亦可製造島數多的海島複合纖維，近來藉由按照此島數來多數地分割島聚合物，如前述連纖維直徑為奈米級的奈米纖維都變成可採集。然而，於專利文獻1至專利文獻4所舉出的技術中，單純地增大孔填充密度等時，在海島複合纖維之截面中的島成分彼此之距離係變小。因此，於為了製造極細纖維而用溶劑溶出海聚合物之步驟中，溶劑所溶化的海聚合物係無法自島聚合物間或極細纖維間高效率地排出，有海聚合物的溶出效率降低之情況。因此，完全溶出海聚合物的時間係增大，尤其在欲得到奈米纖維等時，有奈米纖維之劣化或奈米纖維彼此凝聚等之得不到在奈米纖維所期待的機能等之問題。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1 特開2001-192924號公報
專利文獻2 特開2009-91680號公報
專利文獻3 特表2012-518100號公報(美國發明專利申
請案公開第2010/205926號說明書)
專利文獻4 特開2011-208313號公報
如以上，渴望藉由已提高島吐出孔的孔填充密度之複合紡嘴來製造海島複合纖維之製造方法。然而 如前述，由於在海聚合物之溶出時發生海聚合物的溶出不良，而留下使其減少之問題，成為極細纖維之製造障礙。因此，解決此問題者係在工業上具有重要的意義。於是，本發明之課題在於提供於海聚合物之溶出時海聚合物的溶出效率良好之海島複合纖維，而且提供適合於前述海島複合纖維之製造的複合紡嘴。
為了解決前述問題，本發明之海島複合纖維、海島複合纖維之製造方法及複合紡嘴係具有如以下之構成。
(1)一種複合纖維，其係具有海成分及島成分之複合纖維，於複合纖維之截面觀察中，具有複數的島成分配置於海成分中之海島區域，與僅由海成分所形成，被海島區域所夾住之1或2個以上的海成分區域；前述海成分區域的寬度(H)係比存在於前述海島區域內且鄰接的島成分彼此之距離(W)之最大值還大。
(2)如前述複合纖維，其中前述海成分區域係自前述複合纖維的表層通往內部方向。
(3)如前述任一項之複合纖維，其中前述海島區域的島成分係規則地配置。
(4)如前述任一項之複合纖維，其中於前述海島複合纖維之截面觀察中，海成分區域的長度(L)與複合纖維的直徑(D)之比(L/D)為0.25以上。
(5)如前述任一項之複合纖維，其中於前述海島複合纖維之截面觀察中，海成分區域的寬度(H)係比島成分的最大直徑(d)還大。
(6)如前述複合纖維，其中於截面觀察中，至少一個海成分係海成分區域的寬度(H)與島成分的最大直徑(d)相比，海成分區域的寬度(H)成為以上之海成分區域的長度(L1)係複合纖維的直徑(D)的直徑之1/4以上。
(7)如前述任一項之複合纖維，其中於截面觀察中，海成分區域的寬度(H)與複合纖維的直徑(D)係滿足下述式：0.001<H/D<0.2。
(8)如前述任一項之複合纖維，其中於截面觀察中，複合纖維之截面積(Ac)與海成分區域之面積的合計(As)係滿足下述式：0.05≦As/Ac≦0.35。
(9)如前述任一項之複合纖維，其中於截面觀察中，海成分區域為十字型。
(10)一種極細纖維之製造方法，其具有自如前述任一項之複合纖維中溶出海聚合物之步驟。
(11)一種纖維製品，其包含如前述任一項之纖維。
(12)一種纖維製品，其包含以如前述製造方法所得之極細纖維。
(13)一種複合紡嘴，其係將由島聚合物與海聚合物所構成的複合聚合物予以吐出用之複合紡嘴，滿足<1>及<2>之要件： <1>複合紡嘴係由以下所構成：分配各聚合物之分配裝置，位於前述分配裝置的聚合物紡出路徑方向之下游側，具有複數的海吐出孔與由複數的島吐出孔及複數的複合聚合物吐出孔中選出的至少1種以上的吐出孔之吐出板，及位於前述吐出板的聚合物紡出路徑方向之下游側，具有連通於由前述海吐出孔及前述島吐出孔、前述海吐出孔及前述複合聚合物吐出孔、以及前述海吐出孔、前述島吐出孔及前述複合聚合物吐出孔之組合的任一者中選出之吐出孔的組合之吐出孔的吐出導入孔之縮流板；<2>前述吐出板具有由複數的吐出孔所構成之吐出孔集合體，前述吐出孔集合體係以由前述海吐出孔所形成之海成分區域形成用吐出孔群與由(i)~(v)之任一者所形成的至少一個以上之海島吐出孔群所構成，(i)前述海吐出孔與前述島吐出孔(ii)前述複合聚合物吐出孔(iii)前述海吐出孔與前述複合聚合物吐出孔(iv)前述島吐出孔與前述複合聚合物吐出孔(v)前述海吐出孔與前述島吐出孔和前述複合聚合物吐出孔。
(14)如前述複合紡嘴，其更滿足<3>之要件：<3>前述海成分區域形成用吐出孔群係自前述吐出孔集合體之外周朝向內部，以在兩側夾住前述海島吐出孔群之一部分的形式連續地配置。
(15)如前述任一項之複合紡嘴，其中前述分配裝置具有複數的複合聚合物吐出孔，形成有分配孔與分配溝或其至少一者之分配板係以1片以上積層而構成，前述分配孔或前述分配溝係連通於由前述吐出板的前述海吐出孔、前述島吐出孔、及前述複合聚合物吐出孔中選出的1種以上之吐出孔。
(16)如前述任一項之複合紡嘴，其中前述分配裝置具有複數的複合聚合物吐出孔，該複合紡嘴具有配設於與前述吐出板的前述複合聚合物吐出孔一對一地對應之位置，將前述島聚合物供給至聚合物吐出孔用之複數的管線，供給海聚合物用之海聚合物導入流路，及以連通於海聚合物導入流路且包圍前述複數的管線之方式所設置之海聚合物分配室；前述吐出板的前述複合聚合物吐出孔係連通於前述管線及前述海聚合物分配室。
(17)如前述任一項之複合紡嘴，其中形成前述吐出孔集合體的一部分之海吐出孔係配置於n角格子之各頂點，形成前述吐出孔集合體的一部分之島吐出孔係配置於n角格子之重心位置，於形成前述海成分區域形成用 吐出孔群之前述海吐出孔中，在以與最靠近的前述海吐出孔或前述島吐出孔之中心間距離作為半徑的假想圓周線上，配置m個以下的前述島吐出孔，n及m係滿足(x)至(xii)之任一的要件，(x)n=6、m=2(xi)n=4、m=3(xii)n=3、m=5。
(18)如前述任一項之複合紡嘴，其中以前述吐出孔集合體之外接圓作為半徑R，在自前述外接圓之外周起至具有距離中心0.5R以下的半徑之圓的內側為止，前述海成分區域形成用吐出孔群係以兩側被前述海島吐出孔群夾住之形式連續地配置。
(19)如前述任一項之複合紡嘴，其係如前述任一項之複合纖維之製造用。
(20)一種複合纖維之製造方法，其包含：於使用如前述任一項之複合紡嘴的紡絲機之前述複合紡嘴中，投入島聚合物及海聚合物，使島聚合物及海聚合物自複合紡嘴吐出，而紡絲之步驟。
(21)如前述複合纖維之製造方法，其中所製造的複合纖維係如前述任一項之複合纖維。
再者，本發明中使用的用語之意義係如以下。
所謂的「分配孔」，就是指藉由複數的分配板之組合，形成孔而在聚合物之紡出路徑方向中達成將聚合物分配之任務者。
本發明中所謂的「分配溝」，就是指藉由複數的分配板之組合，形成溝而在與聚合物的紡出路徑方向呈垂直的方向中，達成將聚合物分配之任務者。於此，分配溝可為細長之孔洞，也可挖成細長之溝。
於本發明中，所謂的「聚合物紡出路徑方向」，就是指各聚合物自分配裝置流到紡嘴吐出孔為止的主方向。
所謂的「複合聚合物吐出孔」，就是指將島聚合物與海聚合物合流成芯鞘、並列(side-by-side)、層狀、海島狀或圓周狀之複合聚合物予以吐出之吐出孔。
所謂的「孔填充密度」，就是指藉由將島吐出孔之數與複合聚合物吐出孔之數之和除以吐出導入孔之截面積之和而求得之值。再者，於本發明中，亦有僅島吐出孔之情況，而且有僅複合聚合物吐出孔之情況。纖維截面觀察中的所謂「直徑」，當定義直徑的圖形不是圓時，指與該圖形之面積相同面積的圓直徑。惟，對於去除海聚合物，而僅島聚合物殘留之纖維，指纖維截面的外接圓之直徑。
纖維截面觀察中的所謂圖形之「中心」，就是意謂重心位置。
本發明中所謂的「脫海」，就是指用溶劑溶出複合纖維的海聚合物。
依照本發明之複合纖維，即使每複合纖維之截面積的島成分之數目多，也可容易地藉由溶劑有效率 地溶出海聚合物，可得到極細的極細纖維。而且，藉由本發明之複合紡嘴，可容易地製造前述複合纖維。
1‧‧‧分配裝置
2‧‧‧吐出板
3‧‧‧縮流板
4‧‧‧吐出導入孔
5‧‧‧縮流孔
6‧‧‧紡嘴吐出孔
7‧‧‧複合紡嘴
8‧‧‧紡絲組件
9‧‧‧冷卻裝置
10‧‧‧紡絲塊
11‧‧‧吐出板
12‧‧‧海吐出孔
13‧‧‧島吐出孔
15‧‧‧複合聚合物吐出孔
16‧‧‧計量板
17‧‧‧分配板
18‧‧‧吐出孔集合體
19‧‧‧海島吐出孔群
20‧‧‧管線
21‧‧‧海聚合物導入流路
22‧‧‧島聚合物導入流路
23‧‧‧海聚合物分配室
30‧‧‧共通外接線
40‧‧‧複合纖維
41‧‧‧海成分
42‧‧‧海島區域
43‧‧‧島成分
44‧‧‧海成分區域
51‧‧‧分配溝
52‧‧‧分配孔
61‧‧‧海聚合物導入流路
62‧‧‧管線
63‧‧‧海聚合物分配室
64‧‧‧分配裝置
65‧‧‧海吐出孔
66‧‧‧複合聚合物吐出孔
67‧‧‧吐出板
第1圖係本發明之實施形態中所使用的複合紡嘴之示意縱截面圖。
第2圖係本發明之實施形態中所使用的複合紡嘴、紡絲組件及冷卻裝置周邊之示意縱截面圖。
第3圖係本發明之實施形態中所使用的吐出板之部分放大平面圖。
第4圖係本發明之實施形態中所使用的吐出板之平面圖。
第5圖係本發明之實施形態中所使用的吐出板之部分放大平面圖。
第6圖係本發明之實施形態中所使用的吐出板之部分放大縱截面圖。
第7圖係本發明之實施形態中所使用的吐出板之部分放大平面圖。
第8圖係本發明之實施形態中所使用的吐出板之部分放大平面圖。
第9圖係本發明之實施形態中所使用的吐出板之部分放大平面圖。
第10圖係本發明之實施形態中所使用的複合紡嘴之示意縱截面圖。
第11圖係本發明之實施形態中所使用的吐出板之部分放大平面圖。
第12圖係本發明之實施形態中所使用的吐出板之部分放大平面圖。
第13圖係本發明之一例的複合纖維之截面圖。
第14圖係本發明之一例的複合纖維之截面圖。
第15圖係習知例的複合紡嘴之部分放大縱截面圖。
第16圖係習知例的吐出板之部分放大平面圖。
第17圖係習知例的吐出板之部分放大平面圖。
第18圖係本發明之另一實施形態中所使用的吐出板之部分放大平面圖。
第19圖係本發明的複合纖維之截面之部分放大圖。
第20圖係本發明之一例的複合纖維之截面圖。
第21圖係本發明之一例的複合纖維之截面圖。
第22圖係本發明之一例的複合纖維之截面圖。
第23圖係本發明之一例的複合纖維之截面圖。
第24圖係本發明之一例的複合纖維之截面圖。
第25圖係本發明之一例的複合纖維之截面圖。
第26圖係本發明之一例的複合纖維之截面圖。
第27圖係習知的複合纖維之一例之截面圖。
第28圖係本發明之實施形態中所使用的吐出板之部分放大平面圖。
第29圖係本發明之實施形態中所使用的吐出板之部分放大平面圖。
第30圖係本發明之實施形態中所使用的吐出板之部分放大平面圖。
第31圖係本發明之實施形態中所使用的吐出板之部分放大平面圖。
第32圖係本發明之實施形態中所使用的吐出板之部分放大平面圖。
第33圖係本發明之實施形態中所使用的吐出板之部分放大平面圖。
第34圖係本發明之實施形態中所使用的吐出板之部分放大平面圖。
第35圖係本發明之實施形態中所使用的吐出板之部分放大平面圖。
第36圖係本發明之實施形態中所使用的吐出板之部分放大平面圖。
實施發明的形態
以下，詳述本發明連同適宜的實施形態。
本發明之複合纖維係如第13圖中所例示，特徵為於海成分41之中配置有島成分43的海島區域42，與僅由海成分41所形成的海成分區域44係存在著。
本發明所言之海成分區域44，係如第13圖所示地僅由海聚合物所形成，意謂前述海成分區域的寬度(H)比存在於海島區域內且鄰接的島成分彼此之距離之最大值還大的區域。於本發明之複合纖維中，此海成分區域係以被複合纖維的海島區域所夾住之狀態存在，於截面觀察中1或2個以上存在。
如上述，本發明之複合纖維係以製造極細纖維者作為目的之一個，因為此構造係即使增加島填充密度，海聚合物之溶出處理的效率也不降低。於以往的海成分中多數排列有島成分的複合截面中，自然地溶劑之處理係自複合纖維之外層徐徐地進行下去。於海聚合物的溶出處理到達複合纖維的內部為止之前，連島成分也受到溶劑之影響。因此，所得之極細纖維係品質顯著降低，或有不完成脫海等之問題。
因此，如本發明之複合纖維，著眼於截面觀察中僅設置由海聚合物所構成的海成分區域之想法。即，於本發明之複合纖維中，當溶出複合纖維的海聚合物時，溶劑係比溶解海島區域中所存在的海聚合物還快地溶出海成分區域的海聚合物。因此，由於溶劑早期地到達複合纖維之中心為止，可縮短海聚合物之溶出時間。
此處所言的海島區域中之鄰接的島成分彼此之距離(島成分間距離；W)及海成分區域的寬度(H)係可如下地求得。
即，以環氧樹脂等的包埋劑來包埋複合纖維，用切片機切削其橫截面後，用掃描型電子顯微鏡(SEM)，以能觀察截面全體之倍率拍攝其切削面。此時，若以金屬化合物施予染色，則可使島成分與海成分之對比差清晰化。可自隨意選定的10條以上之複合纖維之截面影像中，使用影像處理軟體，測定海成分區域的寬度。此處所言的島成分間距離及海成分區域的寬度，就是將自影像中相對於纖維軸呈垂直方向之截面當作切斷面， 意謂在此切斷面的影像中所表現的島成分彼此之距離及海成分區域的寬度。此島成分間距離，就是指對於在海島區域內鄰接的2個島成分，某一島成分與另一島成分間之距離的最小值。海成分之寬度係如以下地算出。假想海成分區域與海島成分區域之邊界線。假想構成邊界線之點，自各自之點，求得與相反方向的海島成分的海島區域之邊界線的最短距離。
此島成分間距離及海成分區域的寬度皆以μm單位測定到小數點第2位為止，將小數點第2位予以四捨五入。將以上之操作在各自隨意抽出的10處以上進行。對於島成分距離，採用所測定的值之平均值。
於如以上之截面觀察中，當海成分區域以大的寬度存在時，於海聚合物的溶出處理之初期階段中，自複合纖維之側面朝向中心部形成裂紋，溶劑變容易侵入複合纖維之內部。又，此形成之裂紋係大地傳播至複合纖維之內部為止，而可分割複合纖維。若複數地分割如此之複合纖維，則海聚合物之溶出處理時的暴露於溶劑中之複合纖維的比表面積增加，海聚合物之溶出速度係上升而較宜。此處所言的比表面積，就是意謂每纖維質量的表面積。
以展現如此的現象為目標，海成分區域的寬度(H)與複合纖維的直徑(D)較佳為滿足0.001<H/D<0.2之關係。若為如此的範圍，則在液流染色機等的流液內進行海聚合物之溶出處理時，由於處理時複合纖維受到液流的物理刺激，一旦形成的裂紋係隨著海聚合物的 溶出處理之進行而擴大。再者，由於前述之液流的效果，若朝壓縮方向將力施加於複合纖維，則被物理地分割。由於從溶劑對複合纖維內部之侵入或裂紋形成之容易度來看，H/D愈大愈合適，H/D較佳為0.01以上，更佳為0.03以上。另一方面，從複合纖維及複數存在的島成分之截面形態的均質性(例如直徑、形狀)或截面觀察等的品質管理為簡易之點來看，較佳為0.2以下。
於將如此的裂紋之形成擴展至複合纖維的全體之觀點中，相對於複合纖維之截面積(Ac)，海成分區域之截面積(As)宜具有一定以上之比率，較佳成為0.05≦As/Ac之關係。又，較佳在As/Ac≦0.35之範圍。於As/Ac之參數中，亦愈大而脫海效率愈升高，但若為如此之範圍，則用於海成分區域之形成的海聚合物之量少，由於在海島區域中，亦可供給用於形成海島截面之充分的海聚合物，故可以高的島聚合物比率製造本發明之海島複合纖維。又，除了前述島成分的均質性或品質管理的容易度，亦不需要非必要地提高紡嘴設計等之難易度。
本發明之複合纖維中所存在的海島區域，係如前述指在海成分內複數的島成分存在之區域，但於此海島區域內，島成分較佳為規則地配置。
此處所言之規則的配置，就是如第19圖中例示，於接近的4個島成分中，連接相鄰2個島成分之中心的直線彼此(第19圖中的45-(a)(連接2個島成分之中心的直線)及45-(b)(連接另外2個島成分之中心的直 線))係呈平行關係。此處所言之平行關係，就是指前述二條直線所成之角度為0°以上5°以下。於島成分之平行關係的評價中，與海成分區域的寬度之情況同樣地，於所拍攝的複合纖維之截面中，對於隨意摘出者，如前述在20處以上將2條直線所成的角度測定至小數點第1位為止，將此平均值之小數點以下予以四捨五入而求得之值，若為前述範圍，則是平行關係。
於本發明之複合纖維的海島區域中，島成分若規則地排列，則在複合纖維之截面全體，發生均等地擔負在製絲及後加工中施加於複合纖維的張力之效果，製絲性或後加工性係大幅升高。一般地於海島複合纖維之情況中，以高的紡絲速度進行紡絲係變困難，但於本發明之海島複合纖維中，由於島成分規則地配置，而即使以高的紡絲速度，也可能紡絲。又，此時由於應力亦不集中在纖維截面的一部分，而成為品質優異者。
為了提高海聚合物的溶出效率之升高效果，本發明之複合纖維中之海成分區域的長度(L)與複合纖維的直徑(D)之比(L/D)較佳為0.25以上(例如參照第13圖)。若為如此的範圍，則在海聚合物之溶出處理的初期階段中，於海成分區域中發生裂紋，由於溶劑侵入其中，暴露於溶劑中的海聚合物之比表面積增加，故有效率的海聚合物之溶出係成為可能。此係因為海聚合物經由溶劑之處理而進行溶解。藉由此效果，海聚合物結果為被脆化，但因為由溶解容易進行的海聚合物所形成，故在溶出處理的初期階段中被脆化，當以液流染色機等進行溶 出處理時，由於受到液流的物理刺激，而簡單地形成裂紋。
如此的海成分區域之脆化所造成的裂紋形成，只要複合截面的直徑與海成分區域的寬度之比為0.25以上則展現，但L/D較佳為0.50以上。即，若為如此的範圍，則在溶出處理的初期階段中以複合纖維直徑的1/2以上，形成裂紋，此裂紋係由於溶出處理的進行而進一步受到物理的刺激，橫切地穿過複合纖維之截面傳達，最後將複合纖維分割成一半。於如此的情況中，溶劑所處理的比表面積係與複合纖維的分割數之平方呈比例地增加。因此，海聚合物之溶出效率係進一步升高。若從如此的觀點來說，海成分區域的長度(L)係愈長愈佳，但實施可能之值為最大至1為止，可舉出作為特佳的範圍。
又，本發明之複合纖維中之海成分區域的寬度(H)較佳為比島成分的最大直徑(d)還大。此係因為本發明目的之藉由配置海成分區域而造成脫海效率之升高效果，係基本上依賴於海成分區域的寬度(H)，但當此寬度比島成分的最大直徑(d)還大時，由於不會因島成分之影響而阻礙溶劑之侵入或裂紋形成，可良好地進行而較宜。
再者，於本發明之複合纖維中，較佳為至少一個海成分係海成分區域的寬度(H)與島成分的最大直徑(d)相比，海成分區域的寬度(H)成為以上之海成分區域的長度(L1)係複合纖維的直徑(D)的直徑之1/4以上。
再者，此島成分之直徑的評價方法係如以下。即，與海成分區域的寬度之場合同樣地，拍攝海島 複合纖維之截面，於複合纖維之複絲中，以可觀察150個以上的島成分之倍率拍攝影像。測定自所拍攝的影像中隨意地抽出之150條的島成分之直徑。此處所言的島成分直徑，就是將由2次元地拍攝之海影像中相對於纖維軸呈垂直方向之截面當作切斷面，意謂在此切斷面中以3點以上外接之假想圓的直徑。關於島成分直徑之值，以nm單位測定至小數點第1位為止，將小數點以下予以四捨五入。調查所拍攝的150條島成分之直徑，將此之最大值當作本發明所言之島成分的最大直徑(d)。
於本發明之複合纖維中，此島成分的最大直徑(d)較佳為比海成分區域的寬度(H)還小，於抑制對前述裂紋形成之阻礙的觀點中，H/d之關係更佳為2.0以上。再者，於本發明之複合纖維中，此島成分之直徑較佳為100~5000nm，若為該範圍，則具有本發明的脫海效率之升高效果，更且施有海聚合物的溶出處理之極細纖維係成為具有品質高的優異特性之極細纖維。纖維直徑若為100~5000nm之範圍，則成為海聚合物的溶出處理之阻礙，除了本發明的海成分區域之效果更顯著化，還可採集具有以單獨的紡絲技術所無法到達的極限之細度的極細纖維。
由本發明之複合纖維所產生的極細纖維，若其直徑為5μm以下，則具有通常的纖維(數十μm)所無法得到之柔軟觸感或極細度。利用該特性，例如可使用作為人造皮革或高手感服裝用材料。此外，可利用纖維間隔的緻密性，作為高密度織物，亦可使用於需要防風性 或撥水性的運動衣料。又，經極細化的纖維係進入細溝內，且捕捉比表面積增大或微細的纖維間空隙中之污垢。因此，展現高的吸附性及塵埃捕集性。利用此特性，於產業材料用途中，可利用作為精密機器等之抹布或精密研磨布。特別地欲使用於IT用研磨或擦拭時，由於要求高度的拂拭性能等，故極細纖維的直徑愈細愈佳，可舉出100~1000nm之範圍當作更佳的範圍。於本發明之複合纖維中，亦可能使其島成分成為小於100nm，但從海聚合物的溶出處理中之操作性等之觀點來看，島成分之直徑較佳為100nm以上。
於如前述之極細纖維及由其所成的纖維製品之製造中，可適宜地活用本發明之複合纖維，由於可使以往困難的力學特性等之極細纖維之基本特性升高，或提高其極細纖維束之均質性，故可提高由其所成的纖維製品之品質。
於以產生極細纖維為目的之複合纖維之情況中，一般多為以島聚合物作為難溶解成分，以海聚合物作為易溶解成分之情況。例如，有島聚合物為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，海聚合物為易溶出性的共聚合PET之情況。此時，海聚合物的共聚合PET，與島聚合物比較下，具有在溶劑中高的溶解速度。然而，當海聚合物之溶出處理的效率差，海聚合物完全溶出之前的時間長時，有連島聚合物也被溶劑處置之情況。特別地，當減小島成分的直徑時，此影響係非常顯著。尤其當島成分為μm級時，由於島成分之比表面積升高，有極細纖維 束的力學特性之降低的情況，或於複合纖維中配置於最外層的島成分與配置於內層的島成分中，其直徑不同等品質降低的情況。
於本發明之複合纖維中，藉由如本發明地配置海成分區域，由於溶劑之處理之影響係自海聚合物之溶出處理的初期階段到複合纖維之內部為止，在以往之複合纖維成為問題的品質降低之問題係極少。又，即使提高島填充密度，由於也提高島聚合物相對於海聚合物之比率，故可提高由島聚合物所成的極細纖維相對於原料的複合纖維而言之收率而製造。再者，提高此島聚合物比率者，由於可將製絲步驟(紡絲、延伸)的應力高效率地傳達至島成分，故可高度地生成島成分之纖維構造。因此，除了可提高極細纖維的力學特性，還可藉由島成分的配向結晶化進展，而提高本身對溶劑之耐性。
如以上，本發明之要件的海成分區域之存在，係即使增加以往為問題的島填充密度，海聚合物的溶出效率也不降低。因此，由於多島化所造成的極細化係可能，更且由於提高島聚合物之比率而力學特性等基本特性優異之極細纖維係可生產性高地安定製造。實現如此效果的海成分區域，只要滿足本發明所規定的範圍，則亦包含第13圖、第14圖及第20圖~第26圖中例示者，發揮其效果。特別地，於將海成分區域自複合纖維的表面起配置於內部方向中之情況係有效果。又，由於海成分區域係以某程度之截面積比率存在，裂紋形成所造成的複合纖維之分割係高效率地進行。再者，若推 展如此之裂紋形成所造成的複合纖維之分割之觀點，則本發明之海島成分區域宜在複合纖維之截面中寬廣地配置。其中，較佳為如第13圖所示之海成分區域為十字形之配置。
本發明之海島複合纖維係斷裂強度較佳為0.5~10.0cN/dtex，延伸度較佳為5~700%。此處所言之強度，就是於JIS L1013(1999年)中所示的條件下求得複絲的荷重-伸長曲線，將斷裂時的荷重值除以初期的纖度而得之值，所謂的延伸度，將是將斷裂時的伸長除以初期試料長度而得之值。又，所謂初期的纖度，就是意謂自複數次測定纖維的單位長度之質量而得之平均值，算出每10000m的質量之值。為了成為可耐得住後加工步驟的步驟通過性或纖維之實際使用者，本發明之海島複合纖維的斷裂強度較佳為0.5cN/dtex以上。能製造的上限值為10.0cN/dtex左右。又，關於延伸度，若亦考慮後加工步驟的步驟通過性，則較佳為5%以上。通常能製造之物的延伸度之上值為700%。斷裂強度及延伸度係可按照目的之用途，藉由控制製造步驟之條件而調整。
將由本發明之海島複合纖維所得之極細纖維使用於內部(inner)或外部等的一般衣料用途時，斷裂強度較佳為1.0~4.0cN/dtex，延伸度較佳為20~40%。又，於使用狀況比較嚴苛的運動衣料用途等中，斷裂強度較佳為3.0~5.0cN/dtex，延伸度較佳為10~40%。該極細纖維係在非衣料用途中，考慮作為抹布或研磨布使用。於此等之用途中，纖維製品係在加重下邊拉扯邊擦拭對象 物。因此，斷裂強度宜為1.0cN/dtex以上，延伸度宜為10%以上。由於為如此範圍之力學特性，例如於抹除中等，沒有極細纖維斷裂而脫落等。
本發明之海島複合纖維係可作為纖維捲取包裝或絲束、切斷纖維、棉、纖維球、繩、絨毛、織編、不織布等多樣的中間體，將海聚合物予以溶出處理而產生極細纖維，作為各式各樣的纖維製品。又，本發明之海島複合纖維亦可未處理而直接使用，部分地去除海聚合物，或進行去除島聚合物之處理等，而成為纖維製品。
作為纖維製品，從夾克、裙子、褲子、內衣等的一般衣料起，可使用於運動衣料、衣服材料、地毯、沙發、窗簾等之內部製品、汽車座墊等之車輛內裝品、化粧品、化粧品遮罩、抹布、健康用品等之生活用途或研磨布、過濾器、有害物質除去製品、電池用隔板等之環境.產業材料用途、或縫合絲、支架、人造血管、血液過濾器等之醫療用途。
以下，更對於本發明之複合纖維之製造方法及可製造使用的複合紡嘴，邊參照圖面邊詳細說明。
第1圖係本發明之實施形態的一個之複合紡嘴之示意截面圖。第2圖係本發明之複合紡嘴7，及與其合併使用的紡絲組件8、冷卻裝置9和其周邊之示意截面圖。第4圖係作為本發明之實施形態的一個使用之吐出板之平面圖，第5圖係第4圖之部分放大平面圖。又，第3圖、第7圖、第8圖、第9圖、第11圖、第12圖、第18圖、第27圖~第35圖係本發明之各種實施 形態中所用的吐出板之部分放大平面圖。再者，此等係傳達本發明之要點用的示意圖，圖中的記載係被簡略化。於本發明之複合紡嘴中，孔及溝之數目以及其尺寸比等係不限定於圖示者，而可配合實施形態變更。
本發明之實施形態中所使用的複合紡嘴7係如第2圖中所示，裝設於紡絲組件8，固定於紡絲塊10之中。於複合紡嘴7之下，設置冷卻裝置9。複合紡嘴7係如第1圖中所示，依順序積層用於分配各聚合物的分配裝置1、吐出板2及縮流板3而構成。又，於吐出板2中，如第5圖所示，形成用於吐出島聚合物之島吐出孔13或用於吐出海聚合物之海吐出孔12，由島吐出孔13與海吐出孔12形成群之海島吐出孔群、與僅海吐出孔12形成群之海成分區域形成用吐出孔群，構成吐出孔集合體18。
此處，經由分配裝置(未圖示)所分配的各成分之聚合物，係自第5圖中所示的島吐出孔13或海吐出孔12吐出，各成分之聚合物合流，形成複合聚合物流。然後，複合聚合物流係通過第1圖中所示之縮流板的吐出導入孔4、縮流孔5，自紡嘴吐出孔6吐出。此複合聚合物流係自第2圖中所示的紡嘴吐出孔6吐出後，被由冷卻裝置9吹出的氣流所冷卻固化。然後，於給予油劑後，作為海島複合纖維捲取。再者，於第2圖中，採用向環狀內吹出氣流的環狀冷卻裝置9，但亦可使用自單向吹出氣流的冷卻裝置。
此處，設置抑制海聚合物溶出時之溶出不良，使海聚合物溶出時間之縮短成為可能之手段。
本發明之實施形態的複合紡嘴中所使用之吐出板，係如第5圖中例示，由複數的海吐出孔12所形成之海成分區域形成用吐出孔群、與由以下(i)~(v)之任一者所形成的至少一個以上之用於形成海島區域的吐出孔群(以下稱為「海島吐出孔群」)係存在，合併此等的吐出孔而構成一個吐出孔集合體。海成分區域形成用吐出孔群係以被海島吐出孔群夾住之形式連續地配置。此處，第5圖中例示由下述(i)之組合所形成的海島吐出孔群之配置，第3圖中例示由(ii)所形成的海島吐出孔群之配置，第9圖中例示由(iii)之組合所形成的海島吐出孔群之配置，第11圖中例示由(iv)之組合所形成的海島吐出孔群之配置，第18圖中例示由(v)之組合所形成的海島吐出孔群之配置。
(i)海吐出孔12與島吐出孔13
(ii)複合聚合物吐出孔15
(iii)海吐出孔12與複合聚合物吐出孔15
(iv)島吐出孔13與複合聚合物吐出孔15
(v)海吐出孔12與島吐出孔13和複合聚合物吐出孔15
藉此，自吐出板的海島吐出孔群及海成分區域形成用吐出孔群所吐出之各聚合物，係在吐出導入孔中合流後，自紡嘴吐出孔吐出，成為具有海成分區域及海島區域之複合纖維。
此外，作為本發明之實施形態的一個，於海島吐出孔群成為(i)之配置時，說明沿著聚合物之流動而可形成海成分區域之原理。
島聚合物及海聚合物係自第1圖中所示的吐出板2一齊地吐出到下游側。所吐出的聚合物係沿著聚合物的紡出路徑方向流動，在與聚合物的紡出路徑方向呈垂直的方向中拓寬，鄰接的聚合物彼此係合流，成為複合聚合物流。此時，吐出板係如第5圖所示，設置僅海吐出孔12之海島吐出孔群，但係有效於製造如第13圖所示之海成分區域44存在的複合纖維。惟，所吐出的聚合物，為了掩埋流路空間，為了拓寬而移動，僅隔開如第17圖所示之海島吐出孔群間之距離，係難以在複合纖維之截面中形成海成分區域44。又，於如第17圖之吐出板中，聚合物的拓寬係變大。因此，島聚合物之配置係偏移等而纖維之截面不安定化，無法成為形成有均勻的島成分之複合纖維。
如第5圖中所示，將海島吐出孔群以隔開成4個之方置設置在複合紡嘴上，於其間設置海吐出孔12者係有效。於第5圖所示的吐出板中，由於在隔開海島吐出孔群之間有海成分區域用之海吐出孔12a，而抑制前述之海島區域的拓寬，可使抑制纖維截面之不安定化。
於第5圖之情況中，將以海吐出孔12a與靠近的海吐出孔12或島吐出孔13中最靠近的孔之中心間距離作為半徑之海吐出孔12a當作中心，於假想圓周線上配置2個以下的島吐出孔13，而形成海吐出孔12a所 複數集合之海成分區域形成用吐出孔群。如第5圖，以在兩側夾住海島吐出孔群之一部分的形成方式，連續地配置該海成分區域形成用吐出孔群，而得到如第3圖之具有海成分區域44的複合纖維。又，於第5圖所示之吐出板中，作為海島吐出孔群之孔的配置圖案，在6角格子的各頂點配置海吐出孔12，在構成該格子的六角形之重心位置配置島吐出孔13。第5圖中所示的孔配置係n=6、m=2，成為海吐出孔12將島吐出孔13的周圍包圍在內之配置。因此，即使島聚合物比率增加時，在島聚合物之間也海聚合物必定存在，可抑制來自鄰接的島吐出孔之聚合物合流。
作為海島吐出孔群的其它配置圖案，第7圖中顯示4角格子，第8圖中顯示3角格子。
於第7圖所示者中，n=4、m=3。此時，由於相鄰島吐出孔彼此之距離可比第5圖中所示的6角格子之配置還接近，而可進一步提高孔填充密度。第8圖中所示者係n=3、m=5。此時，與第7圖中所示的4角格子之情況相比，相鄰島吐出孔13彼此之接近化係更可能。因此，可進一步提高孔填充密度。如以上，作為海島吐出孔群之配置圖案，可依3角格子、4角格子、6角格子之順序，提高孔填充密度，但由於在島聚合物比率等之製絲條件中亦有發生限制之情況，宜按照目的之複合纖維之截面形態，決定孔之配置圖案。
其次，使用第6圖來說明分配裝置。第6圖係吐出板之部分放大縱截面圖。分配裝置係由稱為計量 板16的厚板與稱為分配板17的薄板各自以1片以上積層而構成。此計量板16與分配板17係藉由定位銷，以複合紡嘴7的中心位置(芯)成一致之方式設置。此計量板16與分配板17亦可用螺絲或螺栓等加以固定。又，對於各板，藉由熱壓黏等進行金屬接合(擴散接合)，亦適合抑制聚合物從構件間洩漏等。
於第6圖之計量板16中，加工有將島聚合物與海聚合物予以各自分配，供給至分配板17用之流路溝或流路孔。此流路孔由於將一定的流路壓損給予聚合物，而可將聚合物均勻地供給至位於最上部的分配板17之流入流路。
於一片的分配板17中，形成有將島聚合物與海聚合物予以各自分配用之分配溝51及分配孔52或任一者。此分配溝51係將聚合物導引至與聚合物紡出路徑方向呈垂直的方向(第6圖中左方向箭頭及右方向箭頭)，分配孔52具有將聚合物導引至聚合物紡出路徑方向(第6圖中下方向箭頭)之任務。此處，若使具有分配孔52的分配板17與具有分配溝51的分配板17交替地積層，則對於1個分配孔52，形成連通於該聚合物紡出路徑方向之下游側的位置之1個分配溝51。因此，藉由形成競賽(tournament)方式之流路，其構成連通於分配溝51的端部之複數個分配孔52，而可將計量板16所分配的各成分之聚合物均勻地分割成更微少的聚合物。
其次，作為本發明之另一實施形態，使用吐出板的部分放大平面圖之第3圖及複合紡嘴的示意縱截 面圖之第10圖，說明(ii)之配置的情況。第3圖所示的吐出板係意謂海島吐出孔群由複合聚合物吐出孔所構成。第3圖所示者係一般稱為管線方式紡嘴，海島吐出孔群係由複合聚合物吐出孔15所構成。如第10圖所示，於分配裝置64中，形成供給島聚合物之管線62、供給海聚合物之海聚合物導入流路61、與連通於海聚合物導入流路61之海聚合物分配室63。此處，分配裝置64之管線62係與海島吐出孔群的複合聚合物吐出孔66一對一地對應而連通形成。又，海聚合物分配室63係連通於複合聚合物吐出孔66及海成分區域形成用吐出孔群的海吐出孔65而形成。自海島吐出孔群之管線62所吐出的島聚合物與自海聚合物分配室63所吐出的海聚合物係在複合聚合物吐出孔66中合流。於此，該複合聚合物流係在芯成為島聚合物，在鞘成為海聚合物之芯鞘構造。
另一方面，對海成分區域形成用吐出孔群之海吐出孔65，供給來自海聚合物分配室63的海聚合物。自海島吐出孔群所吐出的複合聚合物與自海成分區域形成用吐出孔群所吐出的海聚合物係在吐出板67之下面合流。於此，由於在複合聚合物流之間，自海成分區域形成用吐出孔群所吐出的海聚合物存在，故可製造在截面中形成有本發明之海成分區域的複合纖維。
其次，作為本發明的又一實施形態，使用第9圖來說明當海島吐出孔群19成為(iii)之配置的情況。於第9圖之吐出板中，海島吐出孔群係由複合聚合物吐出孔15與海吐出孔12所構成。由分配裝置(未圖示)所 供給的各聚合物係分配，供給至吐出板的各孔。於第9圖所示的海島吐出孔群之複合聚合物吐出孔15中，海聚合物與島聚合物係合流，形成複合聚合物流而吐出。又，於海吐出孔12中僅吐出海聚合物。而且，自海島吐出孔群的複合聚合物吐出孔15與海吐出孔12吐出各聚合物，各聚合物係合流，而成為具有海島形態之複合聚合物流。第9圖所示之形態的特徵為在海島吐出孔群中，除了複合聚合物吐出孔15，還設置海吐出孔12。因此，於由複合聚合物吐出孔15所形成之芯鞘形態的複合聚合物流(芯：島聚合物，鞘：海聚合物)之周圍，配置海聚合物。於是，於第13圖所示的複合纖維之情況中，可擴大島成分43間彼此之距離。因此，於海聚合物的溶出處理之際，溶劑變容易侵入島成分43之間，可縮短海聚合物之溶出時間。於如此的形態中，若繼續增加島聚合物之比率，則一般地島聚合物彼此係有合流之情況，但由於在島聚合物之間有許多的海聚合物存在，於島聚合物的合流抑制之觀點中為合適的形態。
接著，作為本發明之再一實施形態，說明海島吐出孔群19成為(iv)之配置的情況。第11圖係吐出板之部分放大平面圖。於第11圖之吐出板中，海島吐出孔群係由複合聚合物吐出孔15與島吐出孔13所構成。由分配裝置(未圖示)所供給的各聚合物係被分配，供給至吐出板的各孔。於此，在海島吐出孔群的複合聚合物吐出孔15中，海聚合物與島聚合物係合流，吐出複合聚合物流。又，於島吐出孔13僅吐出島聚合物。第11圖所 示之形態的特徵為在島吐出孔群中，除了複合聚合物吐出孔15，還形成島吐出孔13。因此，於芯鞘形態的聚合物流(芯：島聚合物，鞘：海聚合物)之周圍，可形成島聚合物存在之複合聚合物流。結果，與第3圖所示之(ii)的配置比較下，由於可提高孔填充密度，而在複合纖維之截面中，可配置更多的島成分。
其次，作為本發明的另一實施形態，說明海島吐出孔群成為(v)之配置的情況。第18圖係吐出板之部分放大平面圖。於第18圖之吐出板中，海島吐出孔群係由複合聚合物吐出孔15、海吐出孔12、島吐出孔13所形成。由分配裝置(未圖示)所供給的各聚合物係被分配，供給至吐出板的各孔。於海島吐出孔群的複合聚合物吐出孔15中，海聚合物與島聚合物係合流，吐出複合聚合物流。於島吐出孔13僅吐出島聚合物，於海吐出孔12僅吐出海聚合物。第18圖之吐出板的特徵為除了在島吐出孔群中形成複合聚合物吐出孔15，還形成島吐出孔12與海吐出孔13。因此，芯鞘(芯：島聚合物，鞘：海聚合物)聚合物與島聚合物係形成海聚合物所包圍的複合聚合物流。於是，複合纖維中的島成分之數目係比第11圖中所示的(iv)之配置還多，比第9圖中所示的(iii)之配置還少。另一方面，島成分彼此之距離係比第9圖中所示的(iii)之配置還寬，比第11圖中所示的(iv)之配置還窄。因此，多島化與海聚合物的溶出效率之升高係成為(iii)之配置與(iv)之配置的中間程度。
於活用管線方式紡嘴的第9圖、第11圖、第18圖中，顯示自複合聚合物吐出孔15所形成的複合聚合物流，係島聚合物與海聚合物為芯鞘構造之例，但不受此所限定。此複合聚合物流亦可為並列、多層狀、海島狀等，取決分配裝置的各聚合物之分配、合流狀態，可多樣地形成。
本發明之海成分區域形成用吐出孔群係如第12圖所示，於將吐出孔集合體18的外接圓之半徑當作R時，自吐出孔集合體18的外接圓之外周起到半徑0.5R以內之區域為止，海島吐出孔群的一部分即使以夾住海成分區域形成用吐出孔群之兩側的形式連續地配置時，也可達成本發明之目的。又，溶出用吐出孔群係不限於十字配置，而亦可放射狀配置、格子狀配置、川字配置，此處重點為以在兩側接觸海島吐出孔群的一部分之形式，配置海成分區域形成用吐出孔群。
其次，共通於第1圖、第2圖、第3圖、第4圖、第5圖、第6圖、第7圖、第8圖、第10圖及第12圖中所示的本發明之複合紡嘴及吐出板，詳細說明各構件之形狀等。
第1圖所示的複合紡嘴7，自上方觀察時的形狀係不限定於圓形，而亦可為四角形或多角形。又，第1圖所示的複合紡嘴7中之紡嘴吐出孔6或第4圖所示的吐出孔集合體18之排列，係可對應於海島複合纖維的條數、絲條數、冷卻裝置而改變。於第2圖所示的冷卻裝置9為環狀的冷卻裝置時，可使紡嘴吐出孔或吐出 孔集合體成為一列或複數列而排列成環狀。又，當第2圖所示的冷卻裝置9為單向的冷卻裝置時，可將紡嘴吐出孔或吐出孔集合體交錯地排列。
吐出各成分的聚合物用之各流路孔，係可為圓形、多角形、星形等之任一形態。又，配合實施形態，各流路孔係可沿著聚合物紡出路徑方向使截面變化等之可變更者。
第1圖中所示的吐出導入孔4，係在聚合物的紡出路徑方向中，於吐出板2之下面起設置一定的助跑區間，而緩和島聚合物與海聚合物合流後立即的流速差，達成使複合聚合物流安定化之任務。此吐出導入孔4之孔徑係比配設於吐出板2的吐出孔集合體之外接圓的直徑還大，而且宜以盡量減小吐出孔集合體的外接圓之截面積與吐出導入孔4之截面積比的方式來構成。如前述，於形成有吐出導入孔4之情況中，抑制自吐出板2所吐出的各聚合物之拓寬，可使複合聚合物流安定化。
第1圖中所示的縮流孔5，係藉由將自吐出導入孔4到紡嘴吐出孔6之流路的縮小角度α設定在50~90°之範圍，而可將複合紡嘴7小型化，且抑制複合聚合物流的拉伸共振等之不安定現象，而可安定地供給複合聚合物流。
其次，共通於本發明之實施形態的複合紡嘴，詳細說明複合纖維之製造方法。
本發明之複合纖維之製造方法係用眾所周知的複合紡絲機實施，使用第1圖所示的複合紡嘴7者係在控制本發明之特異複合截面之點較佳。
本發明之目的由於係在製造用於產生極細纖維的海島複合纖維，故作為島聚合物及海聚合物，例如可舉出聚對苯二甲酸乙二酯或其共聚物、聚萘二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸丙二酯、聚丙烯、聚烯烴、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚醯胺、聚乳酸、熱塑性聚胺基甲酸酯等之可熔融成形的聚合物。特別地，以聚酯或聚醯胺為代表之聚縮合系聚合物，由於熔點高而較佳。聚合物之熔點若為165℃以上，則耐熱性良好而較佳。又，於聚合物中亦可含有氧化鈦、矽石、氧化鋇等之無機質、碳黑、染料或顏料等之著色劑、難燃劑、螢光增白劑、抗氧化劑或紫外線吸收劑等之各種添加劑。又，於設想脫海或脫島處理的情況中，可自聚酯及其共聚物、聚乳酸、聚醯胺、聚苯乙烯及其共聚物、聚乙烯、聚乙烯醇等之可熔融成形且比其它成分更顯示易溶解性的聚合物中選擇。作為易溶解成分，較佳為在水系溶劑或熱水等中顯示易溶解性之共聚合聚酯、聚乳酸、聚乙烯醇等，特別地使用聚乙二醇、磺基間苯二甲酸鈉單獨或組合所共聚合之聚酯或聚乳酸者，從紡絲性及簡單地溶解於低濃度的水系溶劑中之觀點來看較佳。又，於脫海性及所產生的極細纖維之開纖性的觀點中，特佳為磺基間苯二甲酸鈉以單獨所共聚合之聚酯。
以上例示的難溶解成分及易溶解成分之組合，只要按照目的之用途來選擇難溶解成分，以難溶解成分之熔點為基準，選擇在相同紡絲溫度下可紡絲之易溶解成分即可。於此，考慮前述之熔融黏度比，調整各 成分的分子量等時，可提高海島複合纖維的島成分之纖維直徑及截面形狀之均質性。又，於自本發明的海島複合纖維產生極細纖維之情況中，從極細纖維之截面形狀的安定性及力學物性保持之觀點來看，在使用於脫海的溶劑中，難溶解成分與易溶解成分之溶解速度差愈大愈佳，以10~3000倍為止之範圍作為目標，可自前述聚合物中選擇組合。為了自本發明的海島複合纖維來採集極細纖維，作為合適的聚合物之組合，從熔點之關係來看，可舉出海聚合物為5-磺基間苯二甲酸鈉以1~10莫耳%共聚合之聚對苯二甲酸乙二酯，島聚合物為聚對苯二甲酸乙二酯或聚萘二甲酸乙二酯之組合，海聚合物為聚乳酸，島聚合物為尼龍6、聚對苯二甲酸丙二酯或聚對苯二甲酸丁二酯之組合當作合適例。
將本發明中使用的海島複合纖維予以紡絲時的紡絲溫度，係2種類以上的聚合物中之熔點高或黏度高的聚合物顯示流動性之溫度以上。此表示流動性的溫度係隨著分子量而不同，但只要是以該聚合物之熔點為目標，在熔點+60℃以下設定即可。若為其以下，則由於在紡絲頭或紡絲組件內沒有聚合物熱分解等，抑制分子量降低而較佳。本發明之製造方法中的聚合之吐出量，於可安定吐出之範圍中，可舉出每吐出孔為0.1g/min/孔~20.0g/min/孔。此時，較佳為考慮可確保吐出安定性的吐出孔中之壓力損失。此處所言之壓力損失係以0.1MPa~40MPa為目標，較佳為根據與聚合物的熔融黏度、吐出孔徑、吐出孔長之關係，由與吐出量有關的範 圍中決定。於本發明之製造方法中，島聚合物(難溶解成分)與海聚合物(易溶解成分)之比率，係可以每單位時間吐出的各聚合物之質量為基準，在海聚合物/島聚合物之比率為10/90~95/5之範圍中選擇。於此海/島聚合物比率之中，從提高島聚合物比率而極細纖維之生產性的觀點來看為合適。惟，從海島複合截面的長期安定性之觀點來看，於藉由本發明之製造方法有效率地且邊維持安定性邊製造複合纖維及極細纖維之範圍中，此海島聚合物比率之更佳範圍為20/80~50/50。如此地，自複合紡嘴所吐出之海島複合聚合物流係被冷卻固化，給予油劑，藉由周速經控制的輥來牽引，而成為海島複合纖維。於此，該牽引速度係可根據吐出量及目的之纖維直徑而決定，但於本發明之製造方法中，紡絲速度較佳為100~7000m/min之範圍。於本發明之製造方法中，藉由變更紡嘴吐出孔6之形狀，不用說圓形，當然亦可能成為三角、扁平等之圓形以外之形狀或中空。再者，複合纖維之絲條數係可為1絲條的單絲及2絲條以上之複絲。經紡絲的複合纖維，從高配向而使力學特性升高之觀點來看，一旦捲取後可進行延伸，亦可暫時不捲取而繼續進行延伸。此延伸條件例如係在由一對以上的輥所構成之延伸機中，只要是一般可熔融紡絲的由顯示熱塑性之聚合物所構成的纖維，則藉由經設定在玻璃轉移溫度以上熔點以下溫度的第1輥與結晶化溫度相當的第2輥之周速比，在纖維軸向不勉強地拉伸，而且施予熱型及捲取，可得到如第7圖之具有海島複合纖維截面之複合纖維。
又，於不顯示玻璃轉移的聚合物之情況中，可進行複合纖維的動態黏彈性(tan δ)之測定，將所得之tan δ的高溫側之尖峰溫度以上的溫度當作預備加熱溫度而選擇。此處，從提高延伸倍率、提高力學物性之觀點來看，多段地施予此延伸步驟者亦為合適的手段。
為了由如此所得之本發明的海島複合纖維得到極細纖維，於易溶解成分能溶解的溶劑等中浸漬複合纖維而溶出、去除易溶解成分，即藉由脫海步驟，可得到由難溶解成分所構成之極細纖維。當易溶出成分為5-磺基間苯二甲酸鈉等所共聚合之共聚合PET或聚乳酸(PLA)等時，可使用氫氧化鈉水溶液等之鹼水溶液。作為以鹼水溶液處理本發明之複合纖維之方法，例如可在成為複合纖維或由其所成的纖維構造體後，浸漬於鹼水溶液中。此時，鹼水溶液若加熱至50℃以上，由於可加快水解之進行而較佳。又，若利用流體染色機等進行處理，由於可一次大量地進行處理，生產性亦佳，從工業的觀點來看較佳。如以上，以一般的熔融紡絲法為基礎，說明本發明的極細纖維之製造方法，但當然以熔噴法及紡黏法亦可製造，再者也可藉由濕式及乾濕式等之溶液紡絲法等來製造。
實施例
以下舉出實施例，具體地說明本發明之極細纖維。
實施例及比較例之評價係用下述之方法進行。
A.固有黏度(IV)
以鄰氯酚作為溶劑，在25℃測定。
B.聚合物之熔融黏度
藉由真空乾燥機，使碎片狀的聚合物成為水分率200ppm以下，藉由東洋精機製Capillograph 1B，階段地變更應變速度，測定熔融黏度。再者，測定溫度係與紡絲溫度同樣，於實施例或比較例中，記載1216s-1之熔融黏度。附帶一提，從將樣品投入加熱爐後至測定開始為5分鐘，且於氮氣環境下進行測定。
C.纖度
於海島複合纖維之情況，測定100m之質量，以100倍算出纖度。又，自複合纖維溶出99%以上的海聚合物，對於所採集的極細纖維，測定10m之質量，將此予以1000倍而算出纖度。再者，此等樣品之秤量係在溫度25℃、濕度55%RH環境下進行。
重複10次的同樣操作，將其單純平均值以dtex單位計，將小數點第2位四捨五入之值當作纖度。海聚合物的溶出之判定係將海聚合物的溶出率與樣品的減量率(下述式)當作同值，由樣品之減量率來評價。
減量率(%)=(1-溶出處理後樣品重量/溶出處理前的樣品重量)×100
D.纖維之力學特性
對複合纖維及極細纖維，使用ORIENTEC公司製拉伸試驗機「Tensilon」(註冊商標)UCT-100型，在20cm 的試料長度、100%/min的拉伸速度之條件下測定應力-應變曲線。讀取斷裂時的荷重，將該荷重除以初期纖度而算出強度。讀取斷裂時的應變，由除以試料長度之值算出延伸度。強度的單位為cN/dtex，延伸度的單位為%，進行評價。任一值皆在每水準重複5次的此操作，求出所得之結果的單純平均值。強度係將小數點第2位四捨五入之值，延伸度係將小數點以下四捨五入之值。
E.複合纖維之截面觀察的各參數(複合纖維直徑D、複合纖維截面積Ac、島成分的最大直徑d、島成分間距離W、海成分區域寬度H、海成分區域長度L、海成分區域的總截面積As。鄰接島成分平行度θ)
以環氧樹脂包埋所採集的海島複合纖維，用Reichert公司製FC．4E型Cryosectioning系統冷凍，用具備鑽石刀的Reichert-Nissei ultracut N切削後，對該切削面，以(股)KEYENCE製VE-7800型掃描型電子顯微鏡(SEM)拍攝複合纖維之截面。
自隨意選定的影像中，各自對於複合纖維直徑D、島成分的最大直徑d、島成分間距離W、海成分區域寬度H、海成分區域長度L及鄰接島成分平行度θ，使用影像處理軟體(WINROOF)進行評價。
再者，關於島成分的最大直徑d，以可觀察150條以上的島成分之倍率拍攝影像，係測定自所拍攝的影像中隨意抽出之150條的島成分之島成分直徑。關於島成分直徑之值，以nm單位測定至小數點第1位為止，將小數點以下四捨五入。調查所拍攝的150條之島成分的 直徑，將其最大值當作島成分之最大直徑d。
又，關於複合纖維直徑D、島成分間距離W、海成分區域寬度H及海成分區域長度L，係觀測隨意選定的複絲中10條以上之複合纖維，自截面影像中，皆以μm單位測定至小數點第2位為止，四捨五入到小數點第1位。在各自10處以上進行以上之操作，求出單純的數平均值。自所得之複合纖維直徑D、海成分區域寬度H及海成分區域長度L中，求得各自每1條的複合纖維之複合纖維截面積Ac及海成分區域之總截面積As。
鄰接島成分平行度係表示島成分的配置規則性之指標。如第19圖中例示，於接近的4個島成分中，將連接相鄰2個島成分之中心的直線彼此(第19圖中的45-(a)(連接2個島成分之中心的直線1)及45-(b)(連接另外2個島成分之中心的直線2))所成之角度θ當作鄰接島成分平行度。再者，測定係以隨意選定的複絲中之10條以上之複合纖維作為對象，在各自的複合纖維觀測10處以上，求出單純的數平均值。
F.海聚合物之溶出性
評價此項目海成分區域之存在所造成的效果。織造在各紡絲條件下所採集的複合纖維，將所得之針織物浸漬於充滿80℃的氫氧化鈉3重量%水溶液之脫海浴(浴比1：100(針織物：溶劑))中15分鐘而使海聚合物溶出。此處所言之浴比係意謂試料與溶劑之質量比，浴比1：100係表示以試料的100倍質量之溶劑施予溶出處理者。
於溶出海聚合物後，去除水分，將經溶出處理的試料在60℃的熱風乾燥機中乾燥。在溫度25℃、濕度55%RH環境下測定此試料的溶出處理前後之質量，根據下式算出減量率(%)。自所算出的減量率，用下述的3個等級評價複合纖維之海聚合物溶出性。
減量率(%)=(1-溶出處理後樣品重量/溶出處理前的樣品重量)×100
<海聚合物之溶出性評價>
優：減量率為海聚合物比率(%)±5(%)之範圍
良：減量率為海聚合物比率(%)之-5(%)至-10(%)之範圍
不良：減量率為海聚合物之比率(%)-10(%)以下。
G.海聚合物之溶出處理時的極細纖維(島成分)之脫落評價
織造在各紡絲條件下所採集的複合纖維，準備10g所得之針織物，於80℃的氫氧化鈉3重量%水溶液所充滿的脫海浴(浴比1：100)中，溶出99%以上的海聚合物。
此處所言之浴比係意謂樣品與溶劑之質量比，浴比1：100係表示以樣品質量的100倍質量之溶劑實施溶出處理者。又，海聚合物之溶出的判定係將海聚合物的溶出率與樣品的減量率(下述式)當作同值，由樣品的減量率來評價。
減量率(%)=(1-溶出處理後樣品重量/溶出處理前的樣品重量)×100
為了確認極細纖維有無脫落，進行下述之評價。
採集100ml的已進行海聚合物之溶出處理的溶液，使此溶液通過保留粒徑0.5μm之玻璃纖維濾紙。由濾紙之處理前後的在溫度25℃、濕度55%RH環境下測定的乾燥質量差來判斷極細纖維有無脫落。
<極細纖維之脫落評價>
優：質量差小於3mg
良：質量差為3mg以上小於7mg
可：質量差為7mg以上小於10mg
不可：質量差為10mg以上。
[實施例1]
將作為島聚合物的固有黏度(IV)0.63dl/g之聚對苯二甲酸乙二酯(PET熔融黏度：120Pa．s)、與作為海聚合物的IV0.58dl/g之共聚合有5.0莫耳%的5-磺基間苯二甲酸鈉之PET(以下「共聚合PET1」，熔融黏度：140Pa．s)在290℃各自熔融後，加以計量，使流入第2圖所示之併有本實施形態的複合紡嘴7的紡絲組件，熔融吐出海島複合聚合物流。以投入的每單位時間之聚合物質量為基準，海島聚合物比率為50/50。將所吐出的複合聚合物流予以冷卻固化後，給予油劑，以1500m/min之紡絲速度捲取，採集150dtex-15絲(單孔吐出量2.25g/min)之未延伸纖維。
將所捲取的未延伸纖維在經加熱到90℃與130℃的輥間進行3.0倍延伸，而成為50dtex-15絲之複 合纖維。於此，使用實施例1中所用之第6圖所示的分配方式紡嘴。於吐出板2中，將條件(i)之孔配置在第28圖中所例示的6角格子上，孔填充密度為1.5(個/mm2)。於此，將吐出孔集合體的外接圓之半徑定義為「半徑R」。(「半徑R」係在以下相同的定義)。
於實施例1所用之吐出板中，自吐出孔集合體的外接圓之外周到半徑0.7R的圓周線上為止，以被4處的海島吐出孔群夾住之形式，配置海成分區域形成用吐出孔群。
如表1中記載，在所得的複合纖維之截面中，於4處形成如第14圖所例示之海成分區域44。此截面觀測結果係如表1中記載，可知採取本發明之請求項1中記載的複合纖維。所採取的複合纖維具有2.5cN/dtex的強度、34%的延伸度與在高階加工性無問題之力學特性。海成分之溶出性為良好(良)。此脫海加工時的效率提高之結果，極細纖維的力學特性具有優異的特性(強度：2.4cN/dtex，延伸度：45%)，脫海時的極細纖維之脫落少(脫落評價：良)。表1中顯示製絲條件以及複合纖維及極細纖維之評價結果。
[實施例2]
除了使第29圖中例示的島吐出孔13及海吐出孔12成為4角格子，孔填充密度為2.0(個/mm2)，使用併入有與實施例1同樣地海島吐出孔群之一部分以夾住4處的海成分區域形成用吐出孔群之形式配置的吐出板之複合紡嘴以外，全部依照實施例1實施。
於實施例2中，與實施例1同樣地在複合截面中形成海成分區域，而具有良好的海聚合物溶出性(海聚合物溶出性：良)，脫海時的極細纖維之脫落少(脫落評價：良)。表1中顯示製絲條件以及複合纖維及極細纖維之評價結果。
[實施例3]
除了如第30圖所例示地將島吐出孔13配置在3角格子上，及配置海吐出孔12，孔填充密度為3.0(個/mm2)，使用併入有與實施例1同樣地以在兩側夾住4處的海島吐出孔群之一部分的形式配置有海成分區域形成用吐出孔群之吐出板的複合紡嘴以外，全部與實施例1同樣地，得到複合纖維。
於實施例3的複合纖維之截面中，如第14圖所例示之4個海成分區域存在。彼等之海成分區域係在截面觀察中自纖維的表面之上、右、下及左起朝向中心方向，但未進入到中心為止。其形狀係大致長方形方向。又，複合纖維之截面參數係如表1中記載，為滿足本發明之複合纖維的要件者。於實施例3中，儘管進一步提高島填充密度，卻具有實施例1及實施例2同等之良好的海聚合物溶出性(海聚合物溶出性：良)，儘管進一步縮小極細纖維之直徑，卻脫海時的極細纖維之脫落依然少(脫落評價：良)。表1中顯示製絲條件以及複合纖維及極細纖維之評價結果。
[實施例4]
除了於實施例4所用的複合紡嘴中，使用如第10圖所示之管線方式紡嘴，孔填充密度為1.2(個/mm2)，併入有第31圖所示之吐出板的複合紡嘴以外，全部與實施例1同樣地得到複合纖維。
實施例4之複合纖維係在其截面如第14圖所示地形成4處的海成分區域。又，複合纖維之截面參數係如表1中記載，為滿足本發明之複合纖維的要件者。於實施例4中，雖然具有良好的海聚合物溶出性(海聚合物溶出性：良)，但與實施例1比較下，海島區域的島成分之配置為最密填充者，完全脫海係需要少許時間。因此，雖然脫海時的極細纖維之脫落有若干增加之傾向，但為無問題之水準(脫落評價：可)。又，由於此影響而極細纖維的力學特性與實施例1比較下係少許降低，但此亦為在實用上為無問題之水準(強度1.8cN/dtex，延伸度37%)。表1中顯示製絲條件以及複合纖維及極細纖維之評價結果。
[實施例5]
除了如第12圖所示地以到達半徑0.5R的圓周線上為止之方式配置海成分區域形成用吐出孔群，使用併入有孔填充密度為1.4(個/mm2)之吐出板的複合紡嘴以外，與實施例1同樣地得到複合纖維。
實施例5之複合纖維係在其截面如第14圖所示地形成4處的海成分區域。複合纖維之截面參數係如表1中記載，為滿足本發明之複合纖維的要件者。於 實施例5中，由於以到達半徑0.5R的圓周線上為止之方式配置海成分區域形成用吐出孔群，海成分區域與實施例1比較下，係延長到複合纖維的內部為止而存在，儘管複合纖維直徑D與海成分區域的寬度H之比(H/D)為0.03而與實施例1同等，卻海聚合物溶出性非常優異(海聚合物溶出性：優)。於實施例5之樣品中，在與海聚合物溶出性評價同樣的溶出處理條件下處理5分鐘，觀察處理後的樣品之極細纖維束，結果由於在複合纖維中形成有裂紋之影響而將複合纖維予以複數地分割，調查因此效果而海聚合物溶出性升高。又，由於可縮短完全脫海所需要的處理時間，極細纖維之脫落係幾乎不發生(脫落評價：優)，具有極細纖維的強度亦優異之特性(強度2.6cN/dtex延伸度57%)。表1中顯示製絲條件以及複合纖維及極細纖維之評價結果。
[實施例6]
除了島聚合物比率為80%以外，與實施例1同樣地，得到複合纖維。
實施例6之複合纖維係在其截面如第14圖所示地形成4處的海成分區域。複合纖維之截面參數係如表1中記載，為滿足本發明之複合纖維的要件者。於實施例6中，由於增加島聚合物比率，複合纖維之力學特性係比實施例1大幅提高(強度3.3cN/dtex，延伸度31%)。實施例6係即使在紡絲或延伸等的製絲步驟中或對針織物等的加工步驟中，也不發生斷絲等，而品質優異。又，儘管將島聚合物比率提高至80%，卻因為本發 明之特徵的海成分區域之效果，而海聚合物溶出性具有良好的性能(海聚合物溶出性：良)。除了如此的海聚合物溶出性，還有在製絲步驟中，由於高度地形成島成分之纖維構造，脫海時沒有極細纖維之脫落(脫落評價：優)，極細纖維亦具有優異的力學特性(強度3.1cN/dtex，延伸度40%)。表1中顯示製絲條件以及複合纖維及極細纖維之評價結果。
[實施例7]
除了島聚合物比率為20%以外，與實施例1同樣地，得到複合纖維。
實施例7之複合纖維係在其截面如第14圖所示地形成4處的海成分區域。又，複合纖維之截面參數係如表1中記載，為滿足本發明之複合纖維的要件者。於實施例7中，由於減少島聚合物比率，複合纖維直徑D與海成分區域的寬度H之比(H/D)係增加到0.25，海聚合物溶出性係非常優異(海聚合物溶出性：優)。與實施例5之情況同樣地，在與海聚合物溶出性評價同樣之溶出處理條件下處理5分鐘，觀察處理後的樣品之極細纖維束，結果複合纖維係已經將複合纖維予以複數地分割，大部分已經產生極細纖維。另一方面，於極細纖維中，由於設定低的島聚合物比率，島成分之纖維構造形成係不充分，或極細纖維之脫落係比實施例1稍微增加，但為實用上無問題之水準(脫落評價：可)。表1中顯示製絲條件以及複合纖維及極細纖維之評價結果。
[比較例1]
與實施例1同樣地使島吐出孔及海吐出孔成為6角格子，除了使用併入有未配置海成分區域形成用吐出孔群之吐出板的複合紡嘴以外，完全與實施例1同樣地得到複合纖維。
於比較例1之複合纖維中，由於未配置海成分區域形成用吐出孔群，而在其截面未形成本發明之特徵的海成分區域，得到如第27圖所例示之所謂如以往的海島複合纖維。
於比較例1中，雖然得到與實施例1大致同等的力學特性(強度2.3cN/dtex，延伸度32%)，但由於海聚合物的溶出係自複合纖維的最外層徐徐地進行下去，海聚合物溶出性係大幅降低(海聚合物溶出性：不良)。與實施例5之情況同樣地，於與海聚合物溶出性評價同樣的溶出處理條件下處理比較例1的樣品5分鐘，觀察處理後的樣品之極細纖維束，結果複合纖維係僅表層的海成分溶出，脫海係幾乎不進展。由於此影響，對於比較例1之樣品，必須大幅延長完全脫海為止之時間，結果配置於複合纖維的最外層附近之島成分係被溶劑處理，看見許多的極細纖維之脫落(脫落評價：不可)。因此，極細纖維之力學特性係比實施例1大幅降低(強度1.8cN/dtex，延伸度16%)，觀察此極細纖維束時，細切的極細纖維係起毛，不是品質優異者。表1中顯示製絲條件以及複合纖維及極細纖維之評價結果。
[比較例2]
與實施例1同樣地使島吐出孔及海吐出孔成為6角格子，除了使用併入有未配置海成分區域形成用吐出孔群之孔填充密度為3.0(個/mm2)的吐出板之複合紡嘴，島聚合物比率為80%以外，與實施例1同樣地得到複合纖維。
於比較例2之複合纖維中，由於未配置海成分區域形成用吐出孔群，而在其截面未形成本發明之特徵的海成分區域，與比較例1比較下，島數係增加至2倍，具有島成分在複合纖維之截面全體中最密填充之截面構造。
於比較例2中，在複合纖維之力學特性，雖然具有比較優異的特性(強度3.3cN/dtex，延伸度33%)，但為島成分緊密配置之構造，由於海聚合物的溶出係極難以進行，海聚合物溶出性極低(海聚合物溶出性：不良)。與實施例5之情況同樣地，於與海聚合物溶出性評價同樣的溶出處理條件下處理比較例2的樣品5分鐘，觀察處理後的樣品之纖維束，結果海聚合物之溶出係幾乎沒有進行，複合纖維係幾乎維持處理前之狀態。於比較例1之情況，由於看到部分地產生極細纖維之地方，從比較例1來看，比較例2係海聚合物的溶出性進一步降低。
由於此影響，對於比較例2之樣品，即使延長海聚合物的溶出時間，也僅得到在複合纖維的內部海聚合物殘留之狀態者，於藉由氫氧化鈉水溶液的處理達到2小 時時中止。確認極細纖維之脫落，結果看見許多的脫落(脫落評價：不可)。調查此2小時處理樣品之力學特性供參考，結果力學特性為非常低，品質不優異。表2中顯示製絲條件以及複合纖維及極細纖維之評價結果。
[比較例3]
除了使用併入有未配置海成分區域形成用吐出孔群之吐出板的如第10圖例示之管線方式紡嘴以外，全部與實施例1同樣地得到複合纖維。
比較例3之複合纖維係與比較例1同樣地，未形成本發明之特徵的海成分區域，與實施例1比較下，島成分係自複合纖維的中心起同心圓狀地配置，鄰接島成分平行度θ為25°。
比較例3之複合纖維雖然在紡絲步驟中沒有特別的問題，但在延伸步驟中顯著發生斷絲。另一方面，複合纖維之力學特性雖然有不均，但為良好者(強度2.5cN/dtex，延伸度38%)，由於島成分間距離大，海聚合物溶出性係無問題之水準(海聚合物溶出性：良)。然而如前述，除了複合纖維的品質不優異，還因為不是本發明所言的規則的島成分之配置，而在島成分的纖維構造之高度化係有限度，於完全脫海時，看見許多的極細纖維之脫落(脫落評價：不可)。因此，與實施例1比較下，極細纖維之力學特性係大幅降低(強度1.5cN/dtex，延伸度13%)，為品質差者。表2中顯示製絲條件以及複合纖維及極細纖維之評價結果。
[比較例4]
除了與比較例3相同地使用併入有未配置海成分區域形成用吐出孔群的吐出板之管線方式紡嘴，島聚合物比率為70%以外，全部與實施例1同樣地得到複合纖維。順便一提，於比較例4中，以80%的島聚合物比率實施紡絲，但由於島成分彼此熔黏，而複合截面崩壞，故將島聚合物比率減少至70%為止而紡絲。
比較例4之複合纖維係與比較例3同樣地未形成本發明之特徵的海成分區域，與比較例3比較下，由於提高島聚合物比率，而在複合纖維之截面中島成分緊密地排列。而且，鄰接島成分平行度θ為17°。
比較例4之複合纖維的力學特性，雖然與比較例3同樣地有不均，但為比較良好者(強度2.8cN/dtex，延伸度31%)，由於島成分緊密地排列，海聚合物之溶出係無效率地進行，即使與島聚合物比率高10%的實施例6比較下，也海聚合物溶出性降低(海聚合物溶出性：不良)。因此，於比較例4之複合纖維中，與實施例6比較下，海聚合物之溶出處理時間需要2倍以上，看見許多極細纖維之脫落(脫落評價：不可)。因此，為在極細纖維中看見起毛等之品質降低者，於力學特性中，與實施例6比較下，亦大幅降低(強度1.7cN/dtex，延伸度18%)。表2中顯示結果。
[比較例5]
於與比較例3相同的未配置海成分區域形成用吐出孔群之管線方式紡嘴中，將島成分用管線群排列 成正三角形格子狀，使用併入有如第17圖中例示之複合聚合物吐出孔15存在且設有海聚合物的進入流路之吐出板11(惟於此沒有吐出孔)之複合紡嘴，更且島聚合物比率為80%。此條件係依照專利文獻2中揭示之方法者。除了於前述條件下以外，與實施例1同樣地得到複合纖維。
於比較例5中，雖然以80%的島聚合物比率實施紡絲，但可抑制島成分彼此之熔黏，形成海島複合截面。
惟，於比較例5中，未設置本發明所言之海成分區域形成用吐出孔群。因此，未形成本發明之特徵的海成分區域，於複合截面全域中，島成分係緊密地形成。鄰接島成分平行度θ為23°)。
惟，比較例5之複合纖維亦島成分緊密地排列，海聚合物之溶出係不進展，與實施例6比較下，海聚合物之溶出性係大幅降低(海聚合物溶出性：不良)。因此，於比較例5中，與比較例4同樣地在與實施例6比較下，海聚合物之溶出處理時間需要2倍以上，而且看到許多的極細纖維之脫落。又，於海聚合物溶出後之樣品觀察中，部分地在複合纖維的中心部觀察到海聚合物成分等，海聚合物之溶出係未完成。在比較例5之極細纖維束中看見起毛等，手感差。於力學特性中，與實施例6比較下，比較例5亦大幅降低(強度1.9cN/dtex，延伸度12%)。表2中顯示製絲條件以及複合纖維及極細纖維之評價結果。
[實施例8~10]
為了變更海成分區域寬度H，使用併入有吐出板的複合紡嘴來實施，該吐出板係將第28圖所例示之實施例6所用的吐出板之海成分區域形成用吐出孔群的孔數，在第28圖之網影區域中變更為3倍(實施例8)、10倍(實施例9)、40倍(實施例10)。又，除了為了調整島成分間距離，如表3中所示地變更島聚合物比率以外，全部與實施例6同樣地得到複合纖維。
於實施例8至實施例10之複合纖維中，皆形成4處之如第14圖中所例示之海成分區域，但藉由變更海成分區域形成用吐出孔群之孔數，海成分區域寬度H係比實施例6增加。
複合纖維之力學特性係具有3.2cN/dtex以上的強度、29%以上的延伸度之皆優異者。又，製絲步驟係自不待言，於評價海聚合物溶出性等用的針織物加工中，不發生斷絲或起毛，布帛之品質優異。
與實施例6比較下，隨著海成分區域增加，看見海聚合物溶出性升高之傾向，尤其在實施例9及實施例10中，具有非常優異之性能，與實施例5同樣地，於處理時間5分鐘時所採集的樣品中，已經產生許多的極細纖維。
因此，於實施例8至實施例10之複合纖維中，可縮短將海聚合物完全地溶出為止之時間。因此，極細纖維之脫落少(脫落評價：優)，極細纖維之力學特性亦優異。表3中示結果。
[實施例11、12]
代替實施例5所使用之吐出板，使用併入有海成分區域形成用吐出孔群由外層朝向內部但不存在於中心之設有8處的吐出板之複合紡嘴。而且，島聚合物比率為70%，其以外係全部與實施例5同樣地得到複合纖維(實施例11)。
又，由此實施例11所實施之紡絲條件，變更為3000m/min的紡絲速度，延伸倍率為1.7倍，而實施實施例12。
於實施例11及實施例12中，皆如第20圖中所例示在8處形成海成分區域。與實施例5之截面比較下，雖然海成分區域之大小為同等(L/D：0.25 H/D：0.03)，但可確認形成有海成分區域由4處增加至8處的複合截面。於實施例11及實施例12中，皆在製絲步驟中無問題，尤其於實施例12中，儘管將紡絲速度提高至2倍的3000m/min，斷絲等卻不顯眼。
於實施例11及實施例12之樣品中、海聚合物溶出性亦因海成分區域之存在的增加而良好(海聚合物溶出性：良)，自此複合纖維所產生的極細纖維之力學特性係具有優異的特性。表3中示結果。
[實施例13、14]
代替實施例1所使用之紡嘴，使用一種複合紡嘴，其併入有使第5圖中所示的海成分區域形成用吐出孔群成為垂直交叉，各自橫切吐出孔集合體之方式所連續配置之吐出板。其以外係與實施例11同樣地得到複 合纖維(實施例13)。又，由此實施例13所實施之紡絲條件，將紡絲速度變更為3000m/min，延伸倍率為1.7倍，實施實施例14。
於實施例13及實施例14中，皆為第13圖所示之海成分區域橫切複合纖維之截面，以在複合纖維之中心呈垂直地交叉之形式所形成者(L/D：1.00)。於實施例13及實施例14中，與實施例11比較下，雖然海成分區域寬度為同等(H/D：0.03)，但在As/Ac為0.153之複合纖維截面中，海成分區域之面積比率係增加，與實施例11比較下，此海聚合物溶出性係進一步升高(海聚合物溶出性：優)。
對於此實施例13及實施例14之複合纖維，在與實施例5同樣地以氫氧化鈉水溶液處理5分鐘之樣品中，可觀察複合纖維被複數地分割之樣子。於此等複合纖維中，在橫切地配置於其截面之海成分區域中形成有裂紋。因此，複合纖維係在海聚合物之溶出處理的脫海初期階段中被複數地分割。由於此效果，在實施例13及實施例14之複合纖維中，儘管島聚合物比率為70%之比較高，也可縮短完全脫海為止之處理時間。因此，幾乎無法看到極細纖維之脫落(脫落評價：優)。表3中示結果。
[實施例15]
代替實施例13所使用之吐出板，準備一種追加將第32圖中所示的吐出孔集合體18橫切而連續設置之海成分區域形成用吐出孔群，均等配置之吐出板。 除了使用併入有第32圖所例示之吐出板的複合紡嘴以外，全部與實施例13同樣地將複合纖維紡絲。於實施例15中，如第21圖所示地以海成分區域橫切複合纖維之截面之形式，每45°配置4條(H/D：0.03 L/D：1.00)。
於實施例15中，成為海成分區域貫穿纖維的截面之形式，由於進一步分割海島區域，在脫海初期之階段中容易複數地分割複合纖維，由於外觀暴露於氫氧化鈉水溶液中的表面積增加，與實施例13比較下，海聚合物溶出性優異(海聚合物溶出性：優)。結果，與比較例比較下，完全脫海所需要的時間係可縮短，極細纖維之脫落亦幾乎見不到(脫落評價：優)。表3中示結果。
[實施例17、18]
如第33圖所示地使島吐出孔13及海吐出孔12成為4角格子，準備將海成分區域形成用吐出孔群自吐出孔集合體18之中心起朝向外層至0.5R之範圍為止設置之吐出板(孔填充密度1.5個/mm2)。除了使用併入有此吐出板之複合紡嘴，使海聚合物成為IV0.50dl/g之共聚合有8.0莫耳%的5-磺基間苯二甲酸鈉之PET(共聚合PET2熔融黏度：120Pa．s)以外，全部與實施例6同樣地得到複合纖維(實施例17)。
又，除了使用使此實施例17所使用之紡嘴的孔填充密度成為0.3個/mm2的吐出板2以外，全部與實施例11同樣地，實施實施例18。於實施例17及實施例18中，皆如第22圖中所示地，形成海成分區域自複合纖維的中心起在八方變寬之形式。又，雖然L/D為0.50，但由於變更孔填充密度，如表4中記載，成為H/D及As/Ac變化之複合纖維。實施例17及實施例18之複合纖維係在與實施例5同樣地調查之5分鐘的溶出處理中，皆在複合纖維中於截面形成裂紋，儘管海成分區域未到達複合纖維之最外層，卻在海聚合物的溶出處理之初期階段起，氫氧化鈉水溶液可侵入到複合纖維之內部為止。因此，於海聚合物溶出性中，實施例18由於可寬地形成海成分區域，而具有優異的海聚合物溶出性(海聚合物溶出性：優)，於實施例17，亦由於前述之裂紋形成之效果，而具有良好的海聚合物溶出性(海聚合物溶出性：良)。表4中顯示結果。
[實施例19]
以溶出用海吐出群在海成分區域在複合纖維之中心形成梯形之第34圖所示的形態，使用孔填充密度為0.3個/mm2之吐出板。此溶出用海吐出群係自吐出孔集合體18之中心起在R0.4連續地設置者，海成分區域係在複合纖維中以左右對稱之形式配置。除了使用併入有第34圖例示的吐出板之複合紡嘴以外，全部與實施例17同樣地得到複合纖維。
實施例19之複合纖維係依賴於其截面中的海成分區域形成用吐出孔群之配置，如第23圖所示地形成在圓周方向(120°)連續的梯形之海成分區域。於實施例19中，與實施例18同樣地海成分區域係未到達複合纖維之最外層，但根據與實施例5同樣的短時間溶出處理(5分鐘)之樣品觀察，可知在脫海初期階段，於複合纖維之截面中形成裂紋。因此，關於樣品的海聚合物溶出性，為良好者(海聚合物溶出性：良)，由於可縮短脫海時間而完全脫海時的極細纖維之脫落亦被抑制(脫落評價：良)。表4中顯示結果。
[實施例20、21]
接受實施例19之結果，為了擴大在複合纖維之中心所形成的海成分區域，除了使用併入有將第34圖所例示之吐出板之設置溶出用海吐出群之範圍自吐出孔集合體18的中心起至R0.5為止連續之吐出板的複合紡嘴以外，全部與實施例19同樣地得到複合纖維。又，由此實施例20所實施的紡絲條件，將紡絲速度變更為3000m/min，延伸倍率為1.5倍，實施實施例21。
於實施例20及實施例21之複合纖維中，受到擴大溶出用海吐出群之設置範圍之影響，如第24圖所例示地在複合纖維之內部，與實施例19對比，擴大海成分區域而形成。於實施例20中，藉由擴大複合纖維之內部所形成的海成分區域，由於與實施例19對比，在脫海初期之裂紋形成及氫氧化鈉水溶液之侵入係變容易，而海聚合物溶出性優異(海聚合物溶出性：優)，由於可縮短完全脫海所需要之處理時間，沒有看到極細纖維之脫落(脫落評價：優)。
因此，脫海後的極細纖維之力學特性優異，於此極細纖維束亦沒有原纖維化等而品質優異。於實施例21中，儘管使紡絲速度增加，卻在紡絲步驟以及延伸步驟中沒有斷絲，除了具有良好的製絲性，還有與實施例19同樣地，在海聚合物之溶出處理的初期階段中，於複合纖維中形成裂紋，關於海聚合物溶出性，亦可確認具有良好的特性(海聚合物溶出性：良)。
[實施例22]
除了如第35圖所例示地於複合纖維之截面中，海成分區域以等間隔垂直地交叉而形成，使用併入有以此方式配置溶出用海吐出群之吐出板的複合紡嘴以外，全部與實施例11同樣地得到複合纖維。
於實施例22之複合纖維之截面中，如第26圖所例示地被海島區域夾住，海成分區域以等間隔形成。
於實施例22，可知在與實施例5的同樣之短時間處理的樣品中，於複合截面中形成複數之裂紋， 海島區域係被複數地分割而存在。由於前述複合纖維在海聚合物之溶出處理的初期階段中被複數地分割之效果，暴露於氫氧化鈉水溶液中的海聚合物之比表面積係增大，海聚合物溶出性非常優異(海聚合物溶出性：優)。由於如此之效果，可大幅縮短海聚合物完全溶出的處理時間，幾乎沒有脫海時的極細纖維之脫落(脫落評價：優)，沒有極細纖維之起毛等，而具有優異的力學特性。表4中顯示結果。
[實施例23]
除了以海成分區域在複合纖維的中心三角型地形成之方式，使溶出用海吐出群成為第36圖中例示之形態，使用併入有孔填充密度為0.3個/mm2的吐出板之複合紡嘴以外，皆與實施例19同樣地得到複合纖維。
實施例23之複合纖維係依賴於其截面中的海成分區域形成用吐出孔群之配置，如第25圖所示地形成三角形的海成分區域。於實施例23中，與實施例19同樣地海成分區域未到達複合纖維之最外層，但根據與實施例5同樣的短時間溶出處理(5分間)之樣品觀察，可知在脫海初期階段，於複合纖維之截面中形成裂紋。因此，關於樣品的海聚合物溶出性，為良好者(海聚合物溶出性：優)，由於可縮短脫海時間，而完全脫海時的極細纖維之脫落亦被抑制(脫落評價：優)。表4中顯示結果。
41‧‧‧海成分
42‧‧‧海島區域
43‧‧‧島成分
44‧‧‧海成分區域

Claims (21)

  1. 一種複合纖維，其係具有海成分及島成分之複合纖維，於複合纖維之截面觀察中，具有複數的島成分配置於海成分中之海島區域，與僅由海成分所形成，被海島區域所夾住之1或2個以上的海成分區域；該海成分區域的寬度(H)係比存在於該海島區域內且鄰接的島成分彼此之距離(W)之最大值還大。
  2. 如請求項1之複合纖維，其中該海成分區域係自該複合纖維的表層通往內部方向。
  3. 如請求項1或2之複合纖維，其中該海島區域的島成分係規則地配置。
  4. 如前述任一項之複合纖維，其中於該海島複合纖維之截面觀察中，海成分區域的長度(L)與複合纖維的直徑(D)之比(L/D)為0.25以上。
  5. 如請求項1至4中任一項之複合纖維，其中於該海島複合纖維之截面觀察中，海成分區域的寬度(H)係比島成分的最大直徑(d)還大。
  6. 如請求項5之複合纖維，其中於截面觀察中，至少一個海成分係海成分區域的寬度(H)與島成分的最大直徑(d)相比，海成分區域的寬度(H)成為以上之海成分區域的長度(L1)係複合纖維的直徑(D)的直徑之1/4以上。
  7. 如請求項1至6之複合纖維，其中於截面觀察中，海成分區域的寬度(H)與複合纖維的直徑(D)係滿足下述式：0.001<H/D<0.2。
  8. 如請求項1至7中任一項之複合纖維，其中於截面觀察中，複合纖維之截面積(Ac)與海成分區域之面積的合計(As)係滿足下述式：0.05≦As/Ac≦0.35。
  9. 如請求項1至8中任一項之複合纖維，其中於截面觀察中，海成分區域為十字型。
  10. 一種極細纖維之製造方法，其具有自如請求項1至9中任一項之複合纖維中溶出海聚合物之步驟。
  11. 一種纖維製品，其包含如請求項1至9中任一項之纖維。
  12. 一種纖維製品，其包含以如請求項10記載之製造方法所得之極細纖維。
  13. 一種複合紡嘴，其係將由島聚合物與海聚合物所構成的複合聚合物予以吐出用之複合紡嘴，滿足(1)及(2)之要件：(1)複合紡嘴係由以下所構成：分配各聚合物之分配裝置，位於該分配裝置的聚合物紡出路徑方向之下游側，具有複數的海吐出孔與由複數的島吐出孔及複數的複合聚合物吐出孔中選出的至少1種以上的吐出孔之吐出板，及位於該吐出板的聚合物紡出路徑方向之下游側，具有連通於由該海吐出孔及該島吐出孔、該海吐出孔及該複合聚合物吐出孔、 以及該海吐出孔、該島吐出孔及該複合聚合物吐出孔之組合的任一者中選出之吐出孔的組合之吐出孔的吐出導入孔之縮流板；(2)該吐出板具有由複數的吐出孔所構成之吐出孔集合體，該吐出孔集合體係以由該海吐出孔所形成之海成分區域形成用吐出孔群與由(i)~(v)之任一者所形成的至少一個以上之海島吐出孔群所構成，(i)該海吐出孔與該島吐出孔(ii)該複合聚合物吐出孔(iii)該海吐出孔與該複合聚合物吐出孔(iv)該島吐出孔與該複合聚合物吐出孔(v)該海吐出孔與該島吐出孔和該複合聚合物吐出孔。
  14. 如請求項13之複合紡嘴，其更滿足(3)之要件：(3)該海成分區域形成用吐出孔群係自該吐出孔集合體之外周朝向內部，以在兩側夾住該海島吐出孔群之一部分的形式連續地配置。
  15. 如請求項13或14之複合紡嘴，其中該分配裝置具有複數的複合聚合物吐出孔，形成有分配孔與分配溝或其至少一者之分配板係以1片以上積層而構成，該分配孔或該分配溝係連通於由該吐出板的該海吐出孔、或該島吐出孔、及該複合聚合物吐出孔中選出的1種以上之吐出孔。
  16. 如請求項13至15中任一項之複合紡嘴，其中該分配裝置具有複數的複合聚合物吐出孔，該複合紡嘴具有配設於與該吐出板2的該複合聚合物吐出孔一對一地對應之位置，將該島聚合物供給至聚合物吐出孔15用之複數的管線，供給海聚合物用之海聚合物導入流路，及以連通於海聚合物導入流路且包圍該複數的管線之方式所設置之海聚合物分配室；該吐出板的該複合聚合物吐出孔係連通於該管線及該海聚合物分配室。
  17. 如請求項13至16中任一項之複合紡嘴，其中形成該吐出孔集合體的一部分之海吐出孔係配置於n角格子之各頂點，形成該吐出孔集合體的一部分之島吐出孔係配置於n角格子之重心位置，於形成該海成分區域形成用吐出孔群之該海吐出孔中，在以與最靠近的該海吐出孔或該島吐出孔之中心間距離作為半徑的假想圓周線上，配置m個以下的該島吐出孔，n及m係滿足(x)至(xii)之任一的要件，(x)n=6、m=2(xi)n=4、m=3(xii)n=3、m=5。
  18. 如請求項13至17中任一項之複合紡嘴，其中以該吐出孔集合體之外接圓作為半徑R，在自該外接圓之外周起至具有距離中心0.5R以下的半徑之圓的內側為止， 該海成分區域形成用吐出孔群係以兩側被該海島吐出孔群夾住之形式連續地配置。
  19. 如請求項13至18中任一項之複合紡嘴，其係如請求項1至9之複合纖維之製造用。
  20. 一種複合纖維之製造方法，其包含：於使用如請求項13至18中任一項之複合紡嘴的紡絲機之該複合紡嘴中，投入島聚合物及海聚合物，使島聚合物及海聚合物自複合紡嘴吐出，而紡絲之步驟。
  21. 如請求項20之複合纖維之製造方法，其中所製造的複合纖維係如請求項1至9中任一項之複合纖維。
TW102141873A 2012-11-19 2013-11-18 複合紡嘴及複合纖維、複合纖維之製造方法 TWI633216B (zh)

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