TW202026477A - 伸縮加工絲、纖維製品、複合紡嘴及複合纖維之製造方法 - Google Patents

伸縮加工絲、纖維製品、複合紡嘴及複合纖維之製造方法 Download PDF

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森岡英樹
増田正人
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Abstract

本發明提供一種可製成具有良好之伸縮性、由伸長時之適度之阻力所產生之動作追隨性、及與捲縮形態相應之柔軟之表面觸感的纖維素材的伸縮加工絲。本發明之伸縮加工絲包含複絲,該複絲包含在纖維軸方向上具有線圈狀之捲縮形態之纖維,上述纖維中之捲縮之線圈直徑分佈具有2個以上之群,線圈直徑之最大之群平均值與最小之群平均值之比(最大之群平均值/最小之群平均值)未滿3.00,且構成複絲之纖維之剖面為偏心芯鞘剖面。

Description

伸縮加工絲、纖維製品、複合紡嘴及複合纖維之製造方法
本發明係關於一種包含具有線圈狀捲縮之複絲之伸縮加工絲、及用以製造該伸縮加工絲之複合紡嘴。
使用聚酯或聚醯胺等熱塑性聚合物之纖維具有以力學特性、尺寸穩定性為代表之各種優異之特性,因此,用於衣料用途至室內裝飾、車輛內裝及產業材料等廣泛之用途領域。隨著人們期望更舒適之生活,對纖維素材之要求亦追求更高度之特性,針對最接近我們身邊所存在之衣料用素材,積極地進行了用以追求其舒適性之高度化。
關於衣料用素材之舒適性,根據使用該素材之環境或氛圍而存在各種品項,但意指布帛之伸縮伸長之相關特性之所謂伸縮性能,可謂與穿著舒適性直接相關之基本特性之一。
伸縮素材多數用於為在特殊環境中進行嚴酷運動之運動員提供之高功能運動衣料,但近來處於如下傾向:其穿著容易度或活動容易度亦被一般之使用者認知,且用於廣泛之服飾素材。伴隨著此種動向,僅靠達成伸長且收縮等伸縮伸長性並不夠,而積極地進行了朝向高功能伸縮素材之開發,如附加其他功能,或控制伸長伸縮之行為而使伸縮性更複雜且高度地表現。
已知,人穿著衣料而動作時,因衣料與肌膚之摩擦或 大幅動作時之緊繃而感覺到壓力,感覺不出壓力會產生穿著舒適性。即,意指追隨人之動作之動作追隨性之提高會使其成為無壓力之舒適衣料素材。為了達成感覺不出壓力之伸縮素材,穿著時衣料貼合身體之形狀,適度存在緊固感,即,具有適度之包裹感,並且良好地伸長很重要。針對該等課題,揭示了潛在捲縮表現性纖維之相關技術,該纖維將不同聚合物以並列型貼合,並根據其收縮差而表現螺旋構造。
於專利文獻1中揭示了具有將固有黏度或極限黏度不同之2種聚對苯二甲酸乙二酯(PET)左右貼合而成之並列型剖面之複合纖維之相關技術,於專利文獻2中揭示了利用聚對苯二甲酸丙二酯(PTT)及PET所得之並列型複合纖維之相關技術。已知,以此方式貼合2種聚合物而成之並列型複合纖維藉由實施熱處理等,而表現與聚合物間之收縮率差相應之捲縮,一般被稱為潛在捲縮纖維。該三維螺旋構造之捲縮可伸縮,潛在捲縮纖維成為以該伸縮性為訴求點之纖維。
又,如上所述之潛在捲縮纖維除了利用因捲縮構造之伸長所產生之伸縮性以外,亦利用因聚合物構造所產生之伸長特性,或控制捲縮形態,藉此,可表現具有適度包裹感之布帛不可或缺之伸長時之阻力。
於專利文獻3中揭示了包含固有黏度或共聚合率不同之PTT之並列型複合纖維之相關技術。專利文獻3中所記載之複合纖維藉由表現捲縮,而使纖維本身於伸長變形時之高應變區域中伸長,根據PTT之彈性聚合物特性,而成為高反彈且有彈力感之具有伸縮性能之布帛。
為了提高以如上所述之收縮差表現之潛在捲縮所產生之伸縮性,此外,進而提高衣料用素材之伸縮性,考慮實施絲加工,其揭示於專利文獻4及專利文獻5中。
於專利文獻4中提出了對包含PTT之並列型複合纖維實施假撚加工而成之PTT系假撚加工纖維。於專利文獻4之技術中,藉由假撚加工而賦予潛在捲縮,除此以外,亦賦予由假撚加工所獲得之捲縮,因此,可有效地利用1根纖維之捲縮伸縮力,而成為具有優異之伸縮性及瞬間伸長回復性之布帛。
於專利文獻5中提出了一種藉由後加工而對至少2種潛在捲縮纖維進行混纖而於加工絲之長度方向上具有收束部及非收束部的複合捲縮絲。於專利文獻5中所記載之加工絲中,分別而言,其非收束部承擔伸縮性,收束部承擔反彈感,而成為有反彈感之具有伸縮特性之布帛。
又,關於潛在捲縮表現性纖維,高收縮側之聚合物A與低收縮側之聚合物B之製絲步驟中之收縮差越大,表現越高度之捲縮,製成布帛時亦表現優異之伸縮性能。為了達成該目的,例如,考慮提高要組合之聚合物A及聚合物B間之熔融黏度差,但已知存在如下情形:伴隨著聚合物間之熔融黏度差之提高,吐出穩定性降低,難以穩定地製造。
圖8(b)係對具有如圖8(a)所示之複合剖面之潛在捲縮表現性纖維進行紡絲時所使用之一般之複合紡嘴。若使用此種複合紡嘴對熔融黏度不同之2種熱塑性聚合物進行紡絲,則高黏度側之聚合物(高黏度聚合物A)被擠壓至低黏度側之聚合物(低黏度聚合物B),而產生以彎曲之狀態吐出複合聚合物之吐出彎曲現象,並發 生絲搖晃或與紡嘴面之接觸所引起之絲斷裂。因此,為了使其穩定地吐出,存在吐出條件受限之情形。
認為該吐出彎曲現象之原因在於複合紡嘴內之複合聚合物流之流動行為。於使用如圖8(b)所示之複合紡嘴對熔融黏度不同之2種聚合物進行紡絲之情形時,如圖8(c)所示,使由誘導孔1引導之高黏度聚合物A之聚合物流與由誘導孔2引導之低黏度聚合物B之聚合物流於導入孔4處接合。因2種聚合物之熔融黏度不同,而各聚合物流自導入孔4之壁面受到之阻力不同,由此,隨著導入孔4內之半徑方向之速度分佈進入導入孔4內,成為如圖8(c)所示之非對稱之速度分佈V2,從而推測自紡嘴吐出孔8吐出之聚合物流G產生吐出彎曲現象。
具有該非對稱之速度分佈之複合聚合物之吐出會造成剛吐出後之聚合物間產生吐出線速度之差異,且產生向高黏度聚合物側彎曲之狀態。
針對此種紡絲性之課題,例如,於專利文獻6中提出了一種藉由控制將聚合物流合流時之流速而抑制吐出彎曲現象之複合紡嘴。
利用圖9(a)及圖9(b)對專利文獻6中所記載之複合紡嘴進行說明。於專利文獻6中所記載之複合紡嘴中,使由誘導孔1引導之高黏度聚合物A之聚合物流(高黏度聚合物流)與由誘導孔2引導之低黏度聚合物B之聚合物流(低黏度聚合物流)於導入孔4處接合。此時,如圖9(b)所示,於低黏度聚合物流中,於誘導孔2與導入孔4之間存在槽寬W沿著低黏度聚合物B之流動方向連續地擴寬之流路5。因此,低黏度聚合物流與高黏度聚合物流接合時, 低黏度聚合物流之流速變得足夠低,如圖9(c)所示,於導入孔4之下部,可使複合聚合物流之剖面方向上之速度分佈接近對稱(圖9(c)之符號「V4」),可抑制自紡嘴吐出孔8吐出之聚合物流G之吐出彎曲現象。
又,於專利文獻7中亦進行了藉由控制複合剖面而抑制吐出彎曲之複合紡嘴之相關提案。
利用圖10(b)對專利文獻7中所記載之複合紡嘴進行說明。於專利文獻7中所記載之複合紡嘴中,使由誘導孔1引導之高黏度聚合物A之聚合物流(高黏度聚合物流)與由誘導孔2引導之低黏度聚合物B之聚合物流(低黏度聚合物流)於導入孔4處接合,使接合聚合物流流下至導入孔7,並且將進入另一誘導孔3之低黏度聚合物流經由流路6而導入至導入孔7。藉由一邊利用由另一誘導孔3引導之低黏度聚合物流將接合聚合物流之周圍被覆,一邊使其流下至紡嘴吐出孔8,可獲得第2成分聚合物B包圍第1成分聚合物A之如圖10(a)所示之偏心芯鞘剖面。藉此,各聚合物流自導入孔7之壁面受到之阻力成為固定,將第1成分聚合物A設為高黏度聚合物、將第2成分聚合物B設為低黏度聚合物之情形時之複合聚合物流之剖面方向上之速度分佈成為如圖10(c)所示之3個峰(圖10(c)之符號「V5」),但導入孔7內之半徑方向之速度分佈可接近對稱,因此,自紡嘴吐出孔8吐出之聚合物流G向高黏度聚合物側之彎曲減少,可抑制吐出彎曲現象。又,已知,一般而言,若於並列剖面之全周形成被膜,則複合剖面上之各聚合物之重心間之距離縮短,藉此,抑制熱處理時向高收縮成分側彎曲,捲縮表現性降低,但於專利文獻7之複合紡嘴中提出了如下內容:藉由調整對誘導孔 2及誘導孔3施加之壓力,控制由誘導孔3引導之低黏度聚合物流,而使被膜部分為薄皮,亦可維持與並列剖面同等之捲縮性。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1:日本專利特公昭44-2504號公報
專利文獻2:日本專利特開2005-113369號公報
專利文獻3:日本專利特開2000-256918號公報
專利文獻4:國際公開第2002/086211號
專利文獻5:日本專利特開2017-172080號公報
專利文獻6:日本專利特開平2-307905號公報
專利文獻7:日本專利特公昭55-27175號公報
於專利文獻1及2中提出之僅並列型複合纖維所表現之大致相同尺寸之捲縮中,對纖維或布帛施加負載時,纖維未相互纏繞,結果導致每1根纖維承受應力,因此,以相對較弱之力較好地伸長,無法獲得作為本發明之目的之適度之包裹感,難以成為動作追隨性優異者。
又,於專利文獻3中,其捲縮構造伸長之行為與專利文獻1及2同樣,難以獲得適度之包裹感,除此以外,捲縮構造完全伸長時會施加因聚合物之彈性特性而產生之阻力,但根據布帛之組織或所使用之部位,阻力會過度地起作用,存在感覺到緊繃感之情形。
於專利文獻4中,藉由賦予由假撚加工所獲得之顯在捲縮,尺寸不同之大小之捲縮混合存在於複絲內,藉此,於纖維間使線圈間距或線圈直徑表現廣泛之分佈。於此種狀態下,線圈直徑較大之纖維於複絲上鬆弛地固定。該鬆弛之纖維無助於複絲之伸縮或伴隨其之阻力,因此,存在伸縮時之阻力降低之情形。進而,由於其係並列型複合纖維之假撚加工絲,故而於一邊進行加熱一邊對複絲進行假撚之假撚加工步驟中,若於不合理之條件下進行加工,則存在因加工時或使用時之摩擦或衝擊而發生聚合物間之剝離之情形,存在有製成布帛時發生白化等課題之情形。因此,在為了於嚴酷環境下使用而需求較高耐磨性之運動衣料或戶外衣料用途中,存在使用受限之情形。
於專利文獻5中,承受絲伸長時之阻力之收束部不論纖維之捲縮形態而形成1根較大之螺旋構造,因此,於布帛構造之約束下無法良好地形成螺旋構造,製成布帛時欠缺伸長時之反彈感。進而,著眼於非收束部,所構成之纖維間之捲縮形態差較大,因此,相同種類之纖維偏集存在於複絲剖面內,從而存在引起相同尺寸之捲縮相互嚙合,由此數根纖維之捲縮相位一致之情形。於此情形時,低捲縮側之纖維浮出複絲之表面而存在,從而存在變為布帛表面不必要地感覺到凹凸感之粗糙觸感之情形。
又,作為對習知之潛在捲縮表現性纖維進行紡絲時所使用之複合紡嘴中之共通點,有誘導孔與導入孔之間具有流路之處。
該流路係相對於誘導孔或導入孔配置於垂直方向之槽流路,至少任一單側之聚合物流經由該流路而於導入孔近前側與另一側之 聚合物接合。此時,聚合物流於垂直方向上碰撞,因此,存在聚合物流之微細流速變化所導致之複合剖面變化、或長時間紡絲時之異常滯留發生之課題,存在伴隨其等之突發性捲縮性降低或吐出彎曲所導致之絲斷裂等製絲穩定性有課題之情形。
又,藉由不在誘導孔與導入孔之間設置流路,可實現複合剖面之尺寸穩定性之提高或異常滯留抑制,但這時無法進行經由流路之流速控制,存在因導入孔中之速度分佈之非對稱性之擴大而招致吐出彎曲現象之惡化的情形。
又,於專利文獻7中所記載之複合紡嘴中,可形成經薄皮被覆之複合剖面,因此,利用急遽之黏度變化亦可抑制吐出彎曲,但於誘導孔與導入孔之間具有流路,因此,仍然無法擔保複合剖面之尺寸穩定性。又,為了形成被膜,需要於流路6形成由另一誘導孔3引導之低黏度聚合物流之蓄積,並將導入孔4之接合聚合物流流下至其中,但要使被膜為薄皮,就必須將由另一誘導孔3引導之低黏度聚合物流設為極少量,藉由將聚合物流設為極少量,必然地易於在流路6之聚合物蓄積中發生異常滯留,存在製絲穩定性有課題之情形。
進而,專利文獻7之技術係2次使聚合物流合流之紡嘴流路,因此,需要採取較大之紡嘴內之加工面積,隨之,由1個複合紡嘴所獲得之纖維之根數(長絲數)受限。因此,存在生產性顯著地降低,對多品種之展開亦受到制約之情形。
如上所述,可於廣泛之條件範圍內穩定地吐出之複合紡嘴於製造潛在捲縮表現性纖維之方面為極其重要之要素,但存在上述各種課題,從而需求消除該等課題之潛在捲縮表現性纖維之複 合紡嘴。
即,本發明之課題在於克服習知技術之問題,提供一種可對衣料賦予良好之伸縮性之伸縮加工絲、包含該伸縮加工絲之纖維製品、用以製造上述伸縮加工絲之複合紡嘴、以及複合纖維之製造方法。具體而言,其目的在於,針對藉由精密地控制、改善構成捲縮絲之纖維之捲縮形態可製成具有良好之伸縮性、由伸長時之適度之阻力所產生之動作追隨性、及與捲縮形態相應之柔軟表面觸感之纖維素材的伸縮加工絲、及用以製造該伸縮加工絲之複合紡嘴,形成可一邊維持與習知之並列剖面(參照圖8(a))同等之捲縮表現性一邊大幅地抑制吐出彎曲現象的複合剖面,進而,提供一種複合紡嘴,其可不論吐出範圍而將該複合剖面之尺寸穩定性維持地較高,藉此,可於廣泛之條件範圍內穩定地吐出。
上述課題藉由以下之(1)至(8)中任一手段達成。
(1)一種伸縮加工絲,其包含複絲,該複絲包含在纖維軸方向上具有線圈狀之捲縮形態之纖維,上述纖維中之捲縮之線圈直徑分佈具有2個以上之群,線圈直徑之最大之群平均值與最小之群平均值之比(最大之群平均值/最小之群平均值)未滿3.00,且構成複絲之纖維之剖面為偏心芯鞘剖面。
(2)如上述(1)所記載之伸縮加工絲,其中線圈直徑之最小之群平均值之群中所包含之纖維之根數為構成複絲之纖維之總根數之20%以上。
(3)如上述(1)或(2)所記載之伸縮加工絲,其中構成複絲之纖維之平均直徑為15μm以下。
(4)如上述(1)至(3)中任一項所記載之伸縮加工絲,其伸長能量為1.5μJ/dtex以上。
(5)一種纖維製品,其至少一部分包含上述(1)至(4)中任一項所記載之伸縮加工絲。
(6)一種複合紡嘴,其係用以吐出包含第1成分聚合物及第2成分聚合物之複合聚合物流者,上述複合紡嘴包含:計量板,其具有計量各聚合物成分之數個計量孔;1片以上之分配板,其穿設有用以分配各聚合物成分之分配孔;以及吐出板;於上述分配板之聚合物紡出路徑方向之下游側最下層,穿設有由數個第2成分聚合物分配孔包圍半圓狀排列之數個第1成分聚合物分配孔而形成之聚合物分配孔群,上述聚合物分配孔群中之第2成分聚合物分配孔之至少一部分係以半圓周狀排列配置於半圓狀排列之數個第1成分聚合物分配孔之圓周部之外側。
(7)如上述(6)所記載之複合紡嘴,其中上述聚合物分配孔群中之第2成分聚合物分配孔之總孔數Ht與其中之以半圓周狀排列配置於半圓狀排列之數個第1成分聚合物分配孔之圓周部之外側之第2成分聚合物分配孔之孔數Ho係滿足下述式(1)。
1/16<Ho/Ht<1/4...式(1)
(8)一種複合纖維之製造方法,其使用上述(6)或(7)之複合紡嘴。
本發明之伸縮加工絲係於複絲內混合存在控制了線圈直徑之數個線圈狀捲縮之群者,根據線圈直徑之大小而自伸長初期起表現適度之伸長阻力,製成編織物時具有適度之包裹性並且良 好地伸長變形。因此,可製成表現無壓力之動作追隨性之伸縮素材,可期待運動、服飾衣料用途至衛生材料等產業材料用途之廣泛用途之纖維製品中之應用。
又,於製造本發明之伸縮加工絲時所使用之複合紡嘴中,能夠形成可一邊維持與習知之潛在捲縮表現性纖維同等之捲縮表現性一邊大幅地抑制吐出彎曲現象之複合剖面,且可不論組合之聚合物之黏度或吐出範圍而以高水準維持該複合剖面之尺寸穩定性。因此,可製造一種可於廣泛之條件範圍內穩定地具有優異之伸縮性之複合纖維。
1、2、3:誘導孔
2-(a)、2-(b):伸縮加工絲之纖維之線圈直徑分佈中之群之一例
3-(a):僅由1種線圈直徑構成之複絲之伸長變形輪廓之一例
3-(b):伸縮加工絲之伸長變形輪廓之一例
4、7:導入孔
4-(a):伸縮加工絲之伸長變形輪廓中強度成為0.05cN/dtex之點
4-(b):使垂線自4-(a)向橫軸垂下時之與橫軸之交點
5、6:流路
5-(a)、5-(c):纖維直徑分佈
5-(b)、5-(d):中央纖維直徑
5-(e)、5-(f):纖維直徑之分佈寬度
6-(a):實施例10中所使用之紡嘴之吐出板中之吐出孔配置中之相當於薄皮厚度成為0.04之分配孔群的吐出孔群
6-(b):實施例10中所使用之紡嘴之吐出板中之吐出孔配置中之相當於薄皮厚度成為0.09之分配孔群的吐出孔群
7-(a):相當於薄皮厚度成為0.04之分配孔群之吐出孔群
7-(b):相當於薄皮厚度成為0.09之分配孔群之吐出孔群
8:紡嘴吐出孔
9:第1成分聚合物分配孔
10:第2成分聚合物分配孔
11:聚合物分配孔群之最外接圓
12:直線
13:曲線
14:計量板
15:分配板
16:吐出板
17:分配槽
18:分配孔
19:吐出導入孔
20:縮小孔
21:紡嘴吐出孔
22a:第1成分聚合物用計量孔
22b:第2成分聚合物用計量孔
a:纖維橫截面之複合剖面中之聚合物A之重心點
A:芯成分(第1成分聚合物、高黏度聚合物)
Ae:面積
B:鞘成分(第2成分聚合物、低黏度聚合物)
c:纖維橫截面之複合剖面中之中心點
D:纖維直徑
Dc:構成伸縮加工絲之纖維之捲縮線圈直徑
G:吐出之聚合物流
M1、M2:構成伸縮加工絲之纖維之捲縮形態下之任意之相鄰之峰之頂點
S:纖維橫截面之複合剖面中之聚合物B之最小厚度
V1:構成伸縮加工絲之纖維之捲縮形態下之谷之頂點
V1~V5:導入孔內部之聚合物之速度分佈
W:槽寬
圖1係表示構成本發明之伸縮加工絲之纖維之一例之圖,係用以說明捲縮形態下之線圈直徑之對捲縮形態進行觀察之圖。
圖2係表示構成本發明之伸縮加工絲之纖維之線圈直徑之分佈之一例的圖。
圖3係表示本發明之伸縮加工絲與習知之伸縮絲之伸長變形輪廓之關係的圖。
圖4係使用本發明之伸縮加工絲之伸長變形輪廓之一例,用以說明伸長能量之圖。
圖5係表示構成本發明之伸縮加工絲之纖維之纖維直徑分佈之一例的圖。
圖6(a)及圖6(b)係用以說明具有本發明之薄皮偏心芯鞘構造之複合纖維之剖面參數的纖維剖視圖。
圖7係實施例10中所使用之紡嘴之吐出板中之吐出孔配置的 模式圖。
圖8(a)至圖8(c)係習知之潛在捲縮表現性纖維之圖,圖8(a)係習知之潛在捲縮表現性纖維之複合剖面即並列剖面之形態圖,圖8(b)係對具有圖8(a)之並列剖面之潛在捲縮表現性纖維進行紡絲時所使用之一般之複合紡嘴的概略圖,圖8(c)係供在圖8(b)之複合紡嘴內流動之各個聚合物流合流之導入孔內之半徑方向的速度分佈圖。
圖9(a)至圖9(c)係專利文獻6之複合紡嘴之圖,圖9(a)係專利文獻6之實施形態中所使用之複合紡嘴之概略圖,圖9(b)係圖9(a)之I-I'剖視圖,圖9(c)係供在圖9(a)之複合紡嘴內流動之各個聚合物流合流之導入孔內之半徑方向的速度分佈圖。
圖10(a)至圖10(c)係專利文獻7之複合紡嘴之圖,圖10(a)係專利文獻7之複合纖維之複合剖面即偏心芯鞘剖面之形態圖,圖10(b)係對專利文獻7之複合纖維進行紡絲時所使用之複合紡嘴之概略圖,圖10(c)係供在圖10(b)之複合紡嘴內流動之各個聚合物流合流之導入孔內之半徑方向的速度分佈圖。
圖11(a)及圖11(b)係本發明之實施形態中所使用之分配板之圖,圖11(a)係穿設於分配板之聚合物紡出路徑方向之下游側最下層之聚合物分配孔群的概略俯視圖,圖11(b)係由使用圖11(a)之分配板之複合紡嘴所獲得之複合纖維的複合剖面形態圖。
圖12(a)至圖12(c)係用以說明本發明之複合纖維之製造方法之圖,係複合紡嘴之形態之一例,圖12(a)係構成複合紡嘴之主要部分之正剖視圖,圖12(b)係分配板之一部分之正剖視圖,圖12(c)係吐出板之正剖視圖。
圖13係本發明之實施形態中所使用之分配板之概略部分剖視圖。
圖14(a)及圖14(b)係與本發明不同之習知之分配板之圖,圖14(a)係穿設於分配板之聚合物紡出路徑方向之下游側最下層之聚合物分配孔群的概略俯視圖,圖14(b)係由使用圖14(a)之分配板之複合紡嘴所獲得之複合纖維的複合剖面形態圖。
以下,針對本發明,與較理想之實施形態一併進行詳細敍述。
本發明中所言之伸縮加工絲係指具有加以伸長變形時伸長或縮短之特性之加工絲,該伸縮加工絲包含複絲,該複絲包含在纖維軸方向上具有線圈狀之捲縮形態之纖維,且上述纖維中之捲縮之線圈直徑分佈具有2個以上之群為本發明之第1必要條件。
此處所言之線圈狀之捲縮之線圈直徑係表示構成伸縮加工絲之纖維之捲縮尺寸之指標之一,自側面(與纖維軸方向垂直之方向)對自複絲分離之纖維進行二維觀察,如圖1所例示,於纖維寬度方向上交替地觀察到了峰部及谷部,可由該觀察影像測定本發明之線圈直徑。利用以上述方法拍攝構成本發明之伸縮加工絲之纖維之一例(圖1),對本發明中所言之捲縮之線圈直徑進一步進行詳細敍述。
首先,使用測長機等,將要評價之複絲樣本設為10m之繞線軸,施加0.2mg/d之負荷並浸漬於98℃以上之沸騰水中,進行15分鐘沸水處理。藉由風乾使經沸水處理之複絲樣本充分地乾燥後,施加1mg/d之負重並經過30秒鐘以上後,以2點間之距 離成為3cm之方式於複絲之任意之部位進行標記。其後,以不使其塑性變形之方式自複絲將纖維分纖,以預先做的標記之間成為原本之3cm之方式進行調整並固定於載玻片上,針對該樣本,以利用數位顯微鏡等可觀察到5~10個捲縮之峰之倍率拍攝影像。於所拍攝到之各影像(圖1)中,於將任意之相鄰之峰之頂點設為M1、M2,將存在於峰之頂點M1及M2之間之谷之頂點設為V1之情形時,連結峰之頂點M1和峰之頂點M2之線與谷之頂點V1之最短距離係本發明中所言之捲縮之線圈直徑(Dc)。該捲縮之線圈直徑Dc係將單位設為μm並測定至小數點第1位者。
藉由對構成複絲之不同纖維隨機地進行相同操作,並重複該操作,而以總資料數成為100個之方式測量線圈直徑。將該線圈直徑之測定值分為邊界值設為10×n(n:自然數)μm、寬度設為10μm之組,而製成縱軸設為頻度之柱狀圖時,如圖2所例示般具有2個以上之群(峰)意指本發明中所言之「捲縮之線圈直徑分佈具有2個以上之群」。此處所言之群係指滿足下述(1)、(2)中任一者之情形,於圖2中例示了具有2-(a)及2-(b)所示之2個群(黑色著色部分)之伸縮加工絲之線圈直徑測定結果。
(1)於頻度5%以上之組連續2組以上之情形時,包括符合之全部組在內設為1個群(例示於圖2之2-(a))。
(2)於組之頻度超過10%且連續之前後組中任一者均頻度未滿5%之情形時,將該10%以上之組設為1個群(例示於圖2之2-(b))。
具有如圖2所例示般之線圈直徑分佈之加工絲意指複絲包含捲縮尺寸(平均線圈直徑)具有明顯之差之2種以上之纖維群。於具有捲縮之加工絲之情形時,藉由捲縮線圈伸縮而表現伸長 變形時之阻力(應力),於僅由1種線圈直徑構成之複絲之情形時,構成複絲之纖維一致地變形,因此,成為大部分捲縮完全伸長之前不表現應力(阻力)之圖3之虛線3-(a)所示之單調之輪廓。另一方面,於線圈直徑不同之2種以上之纖維存在於複絲之情形時,根據加工絲之伸長,尺寸不同之纖維傾斜地變形。即,於低伸長區域中,線圈直徑較小之纖維變形,繼而,於高伸長區域中,線圈直徑較大之纖維變形,以此方式,成為圖3之實線3-(b)所示之自低伸長時起表現應力之特異之變形輪廓。
其係表示本發明之伸縮加工絲之特徵之重要特性,自該低伸長時起傾斜地產生應力,根據伸長變形而表現適度之阻力,因此,於作為衣服而穿著之情形時,會產生良好之包裹感。又,於實際之加工絲中,於線圈直徑較小之纖維一部分纏繞於線圈直徑較大之纖維之狀態下構成複絲。因此,複絲本身不分離而成為一體,操作性良好,並且以線圈直徑較大之纖維一部分追隨線圈直徑較小之纖維之伸長變形的形式變形,複絲整體成為良好之伸長變形。
該效果可藉由拉伸特性中所觀察到之伸長能量而進行評價。
首先,將未實施熱處理之伸縮加工絲於溫度20±2℃、相對濕度65±2%下無負重地放置24小時。對放置24小時後之該絲樣本施加1mg/d之負荷並經過30秒以上後,保持施加負荷之狀態不變而將初始試樣長度設為50mm,並固定於拉伸試驗機(Orientec股份有限公司製造之「萬能拉力試驗機」(TENSILON)UCT-100等)。將拉伸速度設為50mm/分而實施該絲樣本之拉伸試驗,將橫軸設為伸長(單位mm),將縱軸設為應力(單位為cN/dtex),而製作如圖4所例 示之伸長-應力曲線。於所獲得之伸長-應力曲線中,將強度成為0.05cN/dtex之點設為4-(a),將使垂線自點4-(a)向橫軸(應力0cN/tex)垂下時之與橫軸之交點設為4-(b)時,被點4-(a)、點4-(b)及原點包圍之面積Ae表示伸長能量,可將單位設為μJ/dtex而算出。求出針對10根不同之絲樣本進行同樣操作所得之簡單算數平均值,將小數點第2位四捨五入而得之值為本發明中所言之伸長能量。
此處所言之伸長能量係表示材料伸長變形所需能量之量者,於絲之伸長-應力曲線如圖3之虛線3-(a)所示般為單調之輪廓之情形時,成為低伸長能量,意指人用通常之動作造成之低伸長變形時無阻力地變形,布帛之變形與人之活動會產生差異。另一方面,於成為如圖3之實線3-(b)所示之高伸長能量之複絲之情形時,自低伸長變形時起表現阻力,一邊貼合人之活動,一邊變形,可訴求舒適之包裹感及良好之動作追隨性。
為了製成上述訴求良好動作追隨性之布帛,利用上述方法測得之伸長能量較佳為1.5μJ/dtex以上。若為該範圍,則意味著自低伸長變形時起表現適於追隨人之活動之伸長阻力,於遠足等和緩之活動中長時間穿著之情形或伸縮運動等大幅活動身體之情形時,亦成為藉由使衣服一邊舒適地將身體包裹一邊伸長而感覺不出壓力的舒適伸縮衣料。又,為了應用於需要進行相對敏捷之活動、或需要瞬發地進行較大幅度活動之田徑運動等運動衣料用途,作為伸長能量之更佳之範圍,可列舉2.5μJ/dtex以上。根據該考量,亦可謂,此處所言之伸長能量越高,包裹感越強,動作追隨性亦變得優異,但亦存在因過度地提高而妨礙身體之活動,包裹感過度地以緊固之形式成為壓力之情形,因此,實質上達成本發明之目的之 上限值為10.0μJ/dtex以下,作為伸長能量之尤佳之範圍,可列舉處於2.5~10.0μJ/dtex之範圍。
為了將複絲之伸長變形設為上述,如本發明般,線圈直徑分佈中之群之相關處於適度之範圍非常重要,藉此,可獲得本發明之特異之變形輪廓。即,於本發明之伸縮加工絲中,構成複絲之纖維間之線圈直徑差之控制為重要之必要條件,具體而言,線圈直徑之最大之群平均值與最小之群平均值之比(最大之群平均值/最小之群平均值)需要未滿3.00。
本發明中所言之線圈直徑之群平均值意指自利用上述方法測得之複絲之線圈直徑分佈將群分類,算出各群中所包含之線圈直徑之算數平均值,並四捨五入至小數點第3位而得的值。於線圈直徑分佈之群之中,比較利用上述方法算出之群平均值時,群平均值中之最大者為最大之群平均值,最小者為最小之群平均值。並且,將最大之群平均值除以最小之群平均值而求出之值四捨五入至小數點第2位而得的值為最大之群平均值與最小之群平均值之比。該值越大,意味著於構成伸縮加工絲之纖維間,線圈直徑之背離越大。
於本發明之伸縮加工絲中,為了使複絲之伸長-應力曲線不成為階段性之變形,而獲得良好之伸長能量,作為最大之群平均值與最小之群平均值之比之更佳之範圍,可列舉1.50~2.50之範圍。
進而,為了使上述本發明之效果更顯著,線圈直徑之最小之群平均值之群中所包含之纖維之根數較佳為設為構成複絲之纖維之總根數之20%以上。於該範圍中,於複絲之伸長-應力曲 線中,低伸長區域中之應力提高,自低伸長區域良好地表現應力,因此,伸長能量增大,可較佳地表現作為本發明之伸縮加工絲之特徵之進行細微動作之情形時之包裹感。隨著線圈直徑之最小之群平均值之群中所包含之纖維之根數之增加而具有提高低伸長時之包裹感之效果,作為適於用作真正之運動衣料之範圍,最小之群平均值之群中所包含之絲之根數可列舉40%以上,可作為本發明之更佳之範圍而列舉。再者,線圈直徑之最小之群平均值之群中所包含之纖維之根數之上限並無特別限定,但根據作為本發明之主旨之加工絲之伸長,尺寸不同之纖維傾斜地變形,因此,線圈直徑較大之纖維亦較佳為以一定比例存在,就該觀點而言,最小之群平均值之群中所包含之絲之根數較佳為纖維之總根數之90%以下,更佳為80%以下。
考慮提高包含本發明之伸縮加工絲之衣服與人之肌膚或貼身衣服等之密接性,與被接觸物接觸之表面積之增大可有效地發揮作用,較佳為縮小複絲中之纖維之纖維直徑,於本發明中,纖維之平均直徑較佳為15μm以下。若為該範圍,則除了適度之包裹性以外,布帛追隨肌膚之伸展而大幅抑制衣料與肌膚之摩擦,為表現無壓力之動作追隨性之舒適伸縮素材。
本發明中所言之纖維之平均直徑可如下所述般求出。
首先,保持複絲之狀態不變,利用環氧樹脂等包埋劑將伸縮加工絲包埋,以針對該橫截面利用掃描式電子顯微鏡(SEM)等可觀察到10根以上纖維之倍率對所有纖維拍攝影像。於所拍攝之各影像中,使用影像解析軟體(例如,三谷商事公司製造之「WinROOF2015」)測量纖維之截面面積Af,並算出與該截面面積Af為相同面積之真 圓之直徑。針對構成複絲之所有纖維測定該值,並求出簡單算數平均值,將單位設為μm,將小數點第2位四捨五入而得之值為本發明中所言之纖維之平均直徑。
推進上述考量,於複絲之總纖度相同之情形時,纖維之平均直徑越小,表面積越增加,因此,作為纖維之平均直徑之更佳之範圍,可列舉12μm以下。進而,伴隨著纖維之平均直徑變小,除了製成布帛時之密接性以外,纖維之剛性亦降低,因此,可獲得舒適之穿著性不可或缺之柔軟之觸感。因此,為了製成可應用於直接與肌膚接觸之貼身衣服或需求較高之動作追隨性之運動內衣用途之布帛,尤佳為將纖維之平均直徑設為10μm以下。
本發明之伸縮加工絲於製成布帛時具有優異之動作追隨性,當然亦可用於使用環境嚴酷之運動用途或戶外用途,因此,纖維剖面需要設為耐磨性優異之偏心芯鞘剖面。
本發明中所言之偏心芯鞘剖面意指,例如圖6(a)所示之包含2種以上之不同聚合物之纖維剖面中,作為鞘成分之聚合物B將作為芯成分之聚合物A完全地覆蓋,芯成分之重心點a與纖維剖面之中心點c不同。圖6(a)中例示了具有該偏心芯鞘剖面之複合纖維之剖視圖,水平影線為鞘成分(聚合物B),30deg影線(右側上升斜線)為芯成分(聚合物A),纖維剖面中之芯成分之重心為重心點a,作為中心點c而圖示了纖維剖面之中心。
於此種偏心芯鞘剖面中,鞘成分完全地覆蓋芯成分,藉此,可抑制芯成分與鞘成分之間(以下,亦稱為「芯-鞘成分間」)之剝離,因此,即便對纖維或布帛施加摩擦或衝擊,亦不會產生白化現象或起毛等,故而可保持布帛品質。
然而,於如圖14(b)所例示之習知技術之偏心芯鞘剖面中,鞘成分A之厚度局部地變薄,因此,於對纖維施加摩擦或衝擊之情形時,應力集中於鞘成分A較薄之部分,結果存在以該部分為起點而於芯-鞘成分間產生剝離之情形。
又,於為了避免該情形而將鞘成分之厚度設定得較厚之情形時,存在芯成分之重心點a與纖維剖面之中心點c之距離(重心間距離)變得接近,而弱化纖維之捲縮表現之情形。即,於具有偏心芯鞘剖面之複合纖維中,藉由熱處理等而產生芯成分與鞘成分之收縮差,纖維大幅彎曲,藉此,表現三維之線圈狀之捲縮,但於重心間距離接近之情形時,使纖維彎曲之力矩較小,因此,纖維之捲縮變得粗大,會損害伸縮性。
因此,於本發明之伸縮加工絲中,如圖6(b)所例示般,較佳為纖維之剖面中鞘成分之一部分為均勻之薄皮之薄皮偏心芯鞘剖面。
藉由使纖維剖面為如上所述之特徵性鞘成分之配置,可分散施加於芯-鞘成分間之應力,且可確保對捲縮特性重要之重心間距離較大。
此處所言之薄皮偏心芯鞘剖面意指滿足以下之必要條件之偏心芯鞘剖面。
(A)覆蓋芯成分之成分之最小厚度S與纖維之纖維直徑D之比S/D為0.01~0.10。
(B)最小厚度S之1.05倍以內之厚度之周長部分(S比率)占纖維剖面之總周長之30%以上。
此處所言之鞘成分之最小厚度S係如下所述般求出 者,將使用圖6(b)進行說明。圖6(b)中例示了具有薄皮偏心芯鞘剖面之複合纖維之剖視圖,水平影線為鞘成分,30deg影線為芯成分,將鞘成分之最小厚度設為S,將纖維之纖維直徑設為D而進行了圖示。
首先,保持複絲之狀態不變,利用環氧樹脂等包埋劑將伸縮加工絲包埋,設為針對該橫截面利用穿透式電子顯微鏡(TEM)可觀察到10根以上之纖維之倍率,而拍攝影像。此時,若實施金屬染色,則可利用聚合物間之染色差明確芯成分與鞘成分之接合部之對比度。針對自所拍攝之各影像於同一影像內隨機地抽選之10根,利用上述方法測定纖維之纖維直徑而得之值相當於本發明中所言之纖維之纖維直徑D。此處,於不可能觀察到10根以上之情形時,只要包含其他纖維在內觀察到合計10根以上即可。
又,使用測定了纖維之纖維直徑D之影像,針對10根以上之纖維測定覆蓋芯成分之鞘成分之最小厚度而得之值相當於本發明中所言之最小厚度S。進而,關於該等纖維之纖維直徑D與最小厚度S,將單位設為μm而進行測定,並算出S/D。針對以上之操作所拍攝之10個影像,求出簡單算數平均值,並求出四捨五入至小數點第3位之值。
藉由纖維剖面為如上所述之薄皮偏心芯鞘剖面,本發明之伸縮加工絲具有良好之伸縮性,並且可分散對芯-鞘成分間施加之應力,因此,可獲得良好之耐磨性。
此處,本發明中所言之耐磨性例如可利用JIS L1096(2010)所示之馬丁代爾法進行評價。於該測定法中,進行對象之纖維經織造、染色而得之布帛樣本與標準磨耗布之磨耗試驗,磨 耗次數每100次對布帛樣本變退色進行評價,以變退色之程度與基準範圍同等之磨耗次數對耐磨性進行評價。於本發明之伸縮加工絲中,作為耐磨性之較佳之範圍,可列舉2000次以上。尤其在用於如運動用途或戶外用途般嚴酷之環境之情形時,更佳為耐磨性為2500次以上,尤佳為耐磨性為3000次以上。
考慮高次加工中之步驟通過性或進行加工而製成布帛時之實際使用,本發明之伸縮加工絲較佳為具有一定以上之韌性,纖維之斷裂時之強度及伸長率較佳為如下所述。
本發明之強度係指於JIS L1013(2010)所示之條件下求出纖維之負重-伸長曲線,並將斷裂時之負重值除以初始纖度而得之值,伸長率係指斷裂時之伸長除以初始試樣長度而得之值。此處,初始纖度係指由數次測定纖維之單位長度之重量而得之簡單平均值算出每10000m之重量而得之值。
此處所言之強度及伸長率較佳為藉由根據作為目的之用途等控制下述製造步驟之條件而進行調整,但作為本發明之伸縮加工絲之標準,作為較佳之範圍,可列舉強度為0.5~10.0cN/dtex、伸長率為5~700%。
於將本發明之伸縮加工絲用於貼身衣服或外套等一般衣料用途之情形時,較佳為設為強度1.0~4.0cN/dtex、伸長率20~40%。又,於使用環境嚴酷之運動衣料用途等中,較佳為設為強度3.0~5.0cN/dtex、伸長率10~40%。
又,本發明之伸縮加工絲較佳為纖維長度方向之纖維直徑不均、即纖度不均之指標即烏斯特(USTER)斑U%為1.5%以下。藉此,不僅可避免布帛之染色不均,而且可避免由布帛之收縮 不均所導致之品質之降低,而獲得良好之布帛品質。烏斯特斑U%更佳為1.0%以下。
本發明之伸縮加工絲可作為纖維捲取封裝體或絲束、短纖維、棉、纖維球、簾線、絨頭、編織物、不織布等各種中間物而製成各種纖維製品。此處所言之纖維製品可用於夾克、裙子、短褲、內衣等一般衣料至運動衣料、衣料材料、地毯、沙發、簾幕等室內裝飾製品、車座等車輛內裝品、化妝品、化妝品面膜、拭布、健康用品等生活用途或研磨布、濾網、有害物質去除製品、電池用隔離膜等環境、產業材料用途。
其次,對本發明之伸縮加工絲之較佳之製造方法進行敍述。
要製成本發明之伸縮加工絲,需要於包含具有偏心芯鞘剖面之複合纖維之複絲中,於捲縮之線圈直徑分佈具有2個以上之群,並將各群之群平均值之背離控制為特定之範圍。
作為該具有偏心芯鞘剖面之複合纖維之製造方法,較佳地使用採用日本專利第5505030號或日本專利第5703785號之說明書中所記載之分配方式之複合紡嘴的複合紡絲。
將較佳地用於本發明之複合紡嘴之概略剖視圖示於圖12(a)~圖12(c)中。
再者,圖12(a)~圖12(c)為正剖視圖,因此,第1成分聚合物吐出孔或第2成分聚合物吐出孔集合而成之吐出孔群僅記載有2個,但本發明之實施中之吐出孔群之數量並無限定。
用於本發明之複合紡嘴係用以吐出包含第1成分聚合物及第2成分聚合物之複合聚合物流者,如圖12(a)所示,其包 含:計量板14,其具有計量各聚合物成分之數個計量孔;1片以上之分配板15,其穿設有用以分配各聚合物成分之分配孔18;及吐出板16。圖12(a)所示之複合紡嘴具備進而穿設有分配槽17之分配板15作為分配板15。各分配板15較佳為包含薄板。於圖12(a)中,分配板15使用了2片。計量板14與分配板15、分配板15與吐出板16可藉由定位銷以紡絲組件之中心位置(芯)對準之方式進行定位並積層後利用螺絲或螺栓等固定,亦可藉由熱壓合而使其等金屬接合(擴散接合)。尤其是,由於分配板15使用薄板,故而分配板15彼此較佳為藉由熱壓合而金屬接合(擴散接合)。
由計量板14供給之各成分之聚合物通過積層至少1片以上之分配板15之分配槽17及分配孔18之後合流,而形成複合聚合物流。其後,複合聚合物流通過吐出板16之吐出導入孔19、及縮小孔20,並由紡嘴吐出孔21吐出。
再者,雖然為了避免複合紡嘴之說明錯綜複雜而未圖示,但是關於計量板14之與分配板15側相反之上游側所積層之構件,只要與紡絲機及紡絲組件相應地使用形成流路之構件即可。順便一提,藉由與既有之流路構件相應地設計計量板14,可直接活用既有之紡絲組件及其構件。因此,無需特別為了該複合紡嘴而將紡絲機專有化。
又,亦較佳為於流路與計量板14間或計量板14與分配板15間積層數片流路板(未圖示)。其目的在於設為如下構成:於紡嘴剖面方向及纖維之剖面方向上設置高效率地移送聚合物之流路,並導入至分配板15。由吐出板16吐出之複合聚合物流根據習知之熔融紡絲法而冷卻固化後,賦予油劑,被成為規定周速之輥拉 取,而製造本發明之複合纖維。
此處,對用以達成本發明之目的之重要一點,即,可一邊大幅地抑制習知技術之製造方法中為根本問題之吐出彎曲現象,一邊以高度水準表現複合纖維之捲縮的原理於下文中進行說明。
為了藉由複合剖面而抑制吐出彎曲現象,最有效方式為縮短複合剖面上之各聚合物之重心間之距離,而緩和複合聚合物流之剖面方向上之速度分佈之非對稱性。然而,若成分之重心間距離較短,則於進行加熱等收縮處理之情形時,向高收縮成分側之纖維之彎曲亦變小,藉此,僅表現平緩之捲縮。即,於習知技術之情形時,吐出彎曲之抑制及高度之捲縮表現無法兼顧,吐出彎曲與捲縮表現存在取捨之關係。
作為其有效之對策,例如考慮在專利文獻7中亦提出之並列剖面於薄皮形成被膜之偏心芯鞘剖面。然而,於如圖10(b)及圖10(c)所示之習知技術之複合紡嘴中,難以緻密地控制用以穩定地形成理想之薄膜部分之極少之聚合物量之流動之同時,且在不發生異常滯留之情況下經時地形成穩定之流動,作為潛在捲縮表現性纖維之製造方法而採用之事例實質上較少。因此,潛在捲縮表現性纖維之製絲主要採用並列剖面,不得不進行對所應用之聚合物之黏度或單纖維纖度等有影響之單孔吐出量等吐出條件存在制約中之製造。
因此,本發明人等針對上述問題而努力進行研究,結果發現,藉由如本發明般,於分配板15之聚合物紡出路徑方向之下游側最下層中,穿設有數個由第2成分聚合物分配孔包圍半圓狀 排列之數個第1成分聚合物分配孔而形成之聚合物分配孔群,上述聚合物分配孔群中之第2成分聚合物分配孔之至少一部分以半圓周狀排列配置於半圓狀排列之數個第1成分聚合物分配孔之圓周部之外側,可消除具有上述取捨之關係之吐出彎曲及捲縮表現。
本發明中之「聚合物之吐出路徑方向」係指各聚合物成分自計量板流至吐出板之紡嘴吐出孔之主方向。
本發明中之「聚合物分配孔群」係指各成分之聚合物流自分配板15向1孔之吐出導入孔19吐出時通過之穿設於分配板15之聚合物紡出路徑方向之下游側最下層之分配孔的集合體。
本發明中之「半圓狀排列之數個第1成分聚合物分配孔」係指如圖11(a)所示之聚合物分配孔群中之第1成分聚合物分配孔9般,於聚合物分配孔群之最外接圓11中,可劃出將最外接圓11二等分且第1成分聚合物分配孔9可全部包含於該經二等分之一半圓中之直線12的排列。此處所言之全部包含於一半圓中係指於半圓之內側及直線12上存在第1成分聚合物分配孔9之狀態。又,無法劃出直線12之排列稱為「圓狀排列」。
本發明中之「第2成分聚合物分配孔之至少一部分以半圓周狀排列於半圓狀排列之數個第1成分聚合物分配孔之圓周部之外側」係指如圖11(a)所示之聚合物分配孔群中之第2成分聚合物分配孔10般,由直線12及最外接圓11形成之2個半圓中之包含第1成分聚合物分配孔9之半圓內之第2成分聚合物分配孔10全部位於第1成分聚合物分配孔9之外側且沿著該半圓之圓周方向之曲線13上的排列。於圖11(a)中,半圓周狀排列為一行,但幾行均可。
按照聚合物之流動形態對上述本發明之原理進行說明。第1成分聚合物、第2成分聚合物之兩聚合物流自穿設於分配板15之聚合物紡出路徑方向之下游側最下層之分配孔18向吐出導入孔19一齊吐出,各聚合物流一邊於與聚合物之紡出路徑方向垂直之方向上擴寬,一邊沿著聚合物之紡出路徑方向流動,兩聚合物合流,而形成複合聚合物流。此時,首先,藉由設為數個第2成分聚合物分配孔10包圍半圓狀排列之數個第1成分聚合物分配孔9之配置,自紡嘴吐出孔吐出而成之複合纖維中之複合剖面上之各聚合物之重心間產生距離,熱處理時可向高收縮成分側彎曲而對複合纖維賦予捲縮表現性。進而,通過吐出導入孔19之複合聚合物流自孔之壁面受到之阻力成為固定,可緩和複合聚合物流之剖面方向上之速度分佈之非對稱性,因此,自紡嘴吐出孔21吐出時所產生之複合聚合物流向高黏度聚合物側之彎曲減少,可抑制吐出彎曲現象。
又,如圖13所示,本發明中之分配板15中之各聚合物之分配方法較佳為使用針對一個分配孔18構成一個分配槽17之競賽方式之流路。藉由在分配槽17之端部配設將聚合物流導入至下游側之分配孔18,而消除聚合物之異常滯留,聚合物之分配性較高,可於廣泛之吐出範圍內一邊精密地控制流量或流速,一邊將聚合物流合流。藉此,可一邊緻密地控制習知之複合紡嘴中之聚合物合流時之課題即聚合物量之流動,且一邊在不發生異常滯留之情況下經時地形成穩定之流動。
進而,只要將第2成分聚合物分配孔10之至少一部分以半圓周狀排列配置於半圓狀排列之數個第1成分聚合物分配孔 9之圓周部之外側,則可將藉由吐出至吐出導入孔19之複合聚合物流自紡嘴吐出孔吐出而獲得之複合纖維之複合剖面設為於並列剖面形成薄皮被膜之偏心芯鞘剖面(參照圖11(b)),可期待良好之捲縮表現性。又,藉由如上所述般將分配板15中之各聚合物之分配方法設為如圖13般之競賽方式,可緻密地控制形成薄皮部分之極少之聚合物量之流動,亦無需如專利文獻7般之習知紡嘴所具有之聚合物蓄積部,因此,可在不發生異常滯留之情況下經時地形成穩定之流動。
於穿設於本發明之分配板15之聚合物紡出路徑方向之下游側最下層之聚合物分配孔群中,較佳為以第2成分聚合物分配孔10之總孔數Ht與其中之以半圓周狀排列配置於半圓狀排列之數個第1成分聚合物分配孔9之圓周部之外側的第2成分聚合物分配孔10之孔數Ho滿足下述式(1)之方式配置。
1/16<Ho/Ht<1/4...式(1)
藉由設為滿足式(1)之第2成分聚合物分配孔10之配置,可獲得一種可抑制紡嘴吐出孔中之吐出彎曲現象,且表現與並列剖面(參照圖8(a))相同程度之捲縮表現性的複合纖維。
此處,就式(1)之導出詳細地進行說明。穿設於本發明之分配板15之聚合物紡出路徑方向之下游側最下層之聚合物分配孔群中之第2成分聚合物分配孔10之總孔數Ht與其中之以半圓周狀排列配置於半圓狀排列之數個第1成分聚合物分配孔9之圓周部之外側的第2成分聚合物分配孔10之孔數Ho之關係決定了使用本發明之複合紡嘴而獲得之複合纖維之複合剖面中之薄皮部分之厚度。
例如圖11(b)之符號「S」所示般,本發明中之「薄皮部分之厚度」係指覆蓋第1成分聚合物之第2成分聚合物之厚度中之最小厚度。
藉由使Ho/Ht之值小於1/4,薄皮部分之厚度變得足夠薄,第1成分聚合物之重心點a與複合纖維剖面之中心點c之距離足夠遠,藉此,可對所獲得之複合纖維賦予良好之捲縮表現性,因此較佳。尤其藉由使Ho/Ht小於1/6,所獲得之複合纖維之捲縮表現性可表現與習知之具有並列剖面之潛在捲縮表現性纖維相比不遜色之性能,因此,可作為更佳之範圍而列舉。
另一方面,隨著將薄皮部分之厚度變薄,吐出導入孔19中之複合聚合物流之剖面方向上之速度分佈之非對稱性擴大,藉此,來自紡嘴吐出孔之吐出彎曲現象抑制效果變小。因此,為了充分地獲得吐出彎曲現象抑制效果,Ho/Ht之值較佳為設為大於1/16。尤其藉由設為大於1/10,於由分配孔群所產生之點吐出形成複合剖面之本發明中,可充分地設置形成薄皮部分之以半圓周狀排列配置之第2成分聚合物分配孔10之孔數,可獲得不存在薄皮部分中之凹凸不均之均質之複合剖面,因此,可作為更佳之範圍而列舉。
於本發明之吐出板16中,就生產效率或多品種化之觀點而言,較佳為用以吐出複合聚合物流之紡嘴吐出孔以1.0×10-2孔/mm2以上之孔填充密度穿設。
本發明中之「孔填充密度」係指藉由複合紡嘴中之紡嘴吐出孔數除以紡嘴面積而求出之值。
於習知之複合紡嘴中,為了形成偏心芯鞘剖面,除了 用以將聚合物流接合之流路以外,亦需要設置用以形成被膜之另一流路等。因此,需要擴大用以形成1根纖維之導入孔或流路之加工面積,孔填充密度至多為5.0×10-3孔/mm2左右,因此,由1個複合紡嘴所獲得之纖維之根數(長絲數)受到限制。
另一方面,於本發明之複合紡嘴中,藉由分配板15中之競賽方式之流路而分配各聚合物而形成複合剖面,因此,可於同一流路中對將聚合物流接合之流路與用以形成被膜之流路進行加工。因此,可使習知技術之課題即孔填充密度增大至極限。
於本發明之複合紡嘴中,可實現利用習知之複合紡嘴無法達成之1.0×10-2孔/mm2以上之孔填充密度。其意味著由1個複合紡嘴所獲得之纖維之根數成為2倍以上,可充分地發揮生產性提高效果,可作為本發明之較佳之範圍而列舉。推進該觀點,為了獲得衣料用途中受到喜愛之柔軟感而將以少量獲得每1個紡嘴吐出孔之聚合物量之複合纖維之纖維直徑變細之所謂細纖度化之品種之製造時,亦可維持與習知同等以上之生產性,作為可達成該目的之範圍,孔填充密度更佳為1.5×10-2孔/mm2以上。
越提高孔填充密度,於生產性提高或多品種化方面越佳,但若為了提高孔填充密度而使分配孔或分配槽、吐出導入孔之大小變得過小,則製造複合纖維時會發生由聚合物內之異物等所導致之堵塞,有製絲性變差之擔憂,因此,實質之上限為5.0×10-2孔/mm2
以下,針對圖12(a)~圖12(c)所例示之複合紡嘴,按照自複合紡嘴之上游向下游之聚合物之流動,對經計量板14、分配板15成為複合聚合物流且該複合聚合物流自吐出板16之紡嘴吐出 孔吐出為止的過程依序進行說明。
第1成分聚合物、第2成分聚合物自紡絲組件上游流入至計量板之第1成分聚合物用計量孔22a、第2成分聚合物用計量孔22b,藉由穿設於下端之孔節流部而計量之後,流入至分配板15。此處,各聚合物根據由各計量孔所具備之節流部所產生之壓力損失而計量。該節流部之設計之標準係壓力損失為0.1MPa以上。另一方面,為了抑制該壓力損失變得過剩而導致構件發生應變,較佳為設為成為30.0MPa以下之設計。該壓力損失根據每個計量孔之聚合物之流入量及黏度而決定。例如,使用於溫度280℃、應變速度1000s-1下之黏度為100~200Pa‧s之聚合物,以紡絲溫度280~290℃、每個計量孔之吐出量0.1~5.0g/min之條件進行熔融紡絲之情形時,若計量孔之節流部為孔徑0.01~1.00mm、L/D(吐出孔長度/吐出孔徑)0.1~5.0,則可計量性良好地吐出。於聚合物之熔融黏度小於上述黏度範圍之情形或各孔之吐出量降低之情形時,只要以使孔徑接近上述範圍之下限之方式縮小或以使孔長接近上述範圍之上限之方式延長即可。相反,於高黏度、或吐出量增加之情形時,只要針對孔徑及孔長分別進行相反之操作即可。
又,較佳為積層數片該計量板14,並階段性地計量聚合物量,更佳為分為2個階段至10個階段設置計量孔。將該計量板或計量孔分為數次之行為適於控制較習知技術中使用之條件低數位之10-5g/min/hole級別的微量之聚合物。
自各計量孔22a、22b吐出之聚合物分別流入至分配板15之分配槽17。於分配板15中,穿設有蓄積自各計量孔22a、22b流入之聚合物之分配槽17、及位於該分配槽之下表面並用以使 聚合物流至下游之分配孔18。較佳為於分配槽17穿設有2孔以上之數個分配孔18。
又,如圖13所示,分配板15可為針對一個分配孔18構成1個分配槽之競賽方式之流路,亦可為針對數個分配孔18構成一個分配槽且於一部分中各聚合物個別地反覆進行合流及分配之競賽方式之流路。若設為形成數個分配孔18-分配槽17-數個分配孔18這樣之反覆的流路設計,則聚合物流可流入至其他分配孔。因此,假設於分配孔18部分地封閉之情形時,下游之分配槽17中缺少之部分亦會被填充。又,藉由於同一分配槽17穿設數個分配孔18並反覆以此方式形成,即便封閉之分配孔18之聚合物流入至其他孔,亦實質上完全不會產生影響。進而,經各種流路、即經熱歷程之聚合物於分配槽17中數次合流而將黏度均質化,因此,亦於黏度偏差之抑制之方面效果較大。尤其於本發明之複合纖維中,以高水準維持複合剖面之尺寸穩定性會產生製絲穩定性,因此,對該熱歷程或黏度偏差之考慮較為有效。
又,於此種進行分配孔18-分配槽17-分配孔18之反覆之設計之情形時,若設為如下構造,即,相對於上游之分配槽,使下游之分配槽以1~179°之角度配置於圓周方向,而使自不同分配槽流入之聚合物合流,則經受不同熱歷程等之聚合物被數次合流,因此,對複合剖面之控制較為有效。又,該合流及分配之機構就上述目的而言,較佳為自更靠上游部採用,亦較佳為對計量板14或其上游之構件實施。如上所述,具有此種構造之複合紡嘴一邊緻密地控制極少之聚合物量之流動,且一邊在不發生異常滯留之情況下經時地形成穩定之流動,可製造一種可不論吐出範圍而以高水準 維持本發明所需之複合剖面之尺寸穩定性的複合纖維。
複合纖維之剖面形態可藉由穿設於吐出板16正上方之分配板15之聚合物紡出路徑方向之下游側最下層的分配孔之配置而控制。此時,為了提高剖面形態之精度而使第1成分聚合物及第2成分聚合物於吐出板16正上方之分配板15之聚合物紡出路徑方向之下游側最下層超多數地分配,因此,每個分配孔之吐出量成為極少量。藉此,對分配孔施加之壓力損失亦變得極小,為10-2至10-5MPa級,因此,自各分配孔吐出之聚合物流容易受到由其他聚合物流所引起之干涉。因此,為了抑制聚合物間之干涉,較佳為調整第1成分聚合物分配孔9及第2成分聚合物分配孔10之孔徑,而控制自各分配孔吐出之聚合物流之吐出速度。
作為流速比之較佳之範圍,於將每個單分配孔之第1成分聚合物之吐出速度設為F1,將第2成分聚合物之吐出速度設為F2之情形時,其比(F1/F2或F2/F1)較佳為0.05~20,進而較佳為0.1~10之範圍。若為該範圍,則自穿設於吐出板16正上方之分配板15之聚合物紡出路徑方向之下游側最下層的分配孔吐出之聚合物不會相互干涉,複合聚合物流作為層流而經吐出導入孔19導入至縮小孔20,因此,剖面形態穩定,可精度良好地維持形態。
為了達成本發明之複合纖維,較佳為除了採用此種新穎之複合紡嘴以外,第1成分聚合物之熔融黏度V1與第2成分聚合物之熔融黏度V2之熔融黏度比(V1/V2)為1.1至15.0。
本發明中之「熔融黏度」係指藉由真空乾燥機將小片狀之聚合物之水分率設為200ppm以下且可藉由毛細管流變儀測定之熔融黏度,係指紡絲溫度下之相同剪切速度時之熔融黏度。
於本發明中,複合纖維之剖面形態雖然基本上藉由分配孔之配置而控制,但是各聚合物合流而形成複合聚合物流後,藉由縮小孔20而於剖面方向上大幅地縮小。因此,存在此時之熔融黏度比、即熔融聚合物之剛性比對剖面之形成造成影響之情形。因此,於本發明中,更佳為將V1/V2設為2.0至12.0。尤其於該範圍中,關於聚合物之剛性,作為高收縮成分之第1成分聚合物較高,作為低收縮成分之第2成分聚合物較低,於製絲步驟或高次加工步驟中之伸長變形中,應力優先地對作為高收縮成分之第1成分聚合物賦予。因此,高收縮成分成為高配向,收縮差擴大,藉此,可表現更高度之捲縮,因此,就複合纖維之捲縮表現性之觀點而言,亦較佳。
又,就複合聚合物流之紡嘴吐出孔中之吐出彎曲現象抑制之觀點而言,V1/V2越接近1越好,但若連同上述捲縮表現性考慮,V1/V2設為2.0至8.0為尤佳之範圍。
再者,關於以上之聚合物之熔融黏度,即便為同種聚合物,亦可藉由調整分子量或共聚合成分而相對自由地控制,因此,於本發明中,將熔融黏度作為聚合物組合或紡絲條件設定之指標。
自分配板15吐出之複合聚合物流流入至吐出板16。此處,較佳為於吐出板16設置吐出導入孔19。吐出導入孔19係用以使自分配板15吐出之複合聚合物流於一定距離之間相對於吐出面垂直地流動者。其目的在於,緩和第1成分聚合物與第2成分聚合物之流速差,並且減少複合聚合物流之剖面方向上之流速分佈。於本發明中,將至少2種以上之聚合物設為複合聚合物流,因此, 就剖面形態或吐出彎曲現象抑制等吐出穩定性之觀點而言,設置該吐出導入孔19較佳。
就該流速分佈之抑制之方面而言,較佳為根據各聚合物之分配孔18中之吐出量、孔徑及孔數而控制聚合物之流速本身,就流速比之緩和大致完成之觀點而言,較佳為以複合聚合物流導入至縮小孔20為止為10-1~10秒(=吐出導入孔長/聚合物流速)為標準而設計吐出導入孔19。若為該範圍,則流速之分佈充分地被緩和,對剖面之穩定性提高發揮效果。
其次,複合聚合物流於導入至具有所期望直徑之吐出孔期間藉由縮小孔20而沿著聚合物流於剖面方向上縮小。此處,複合聚合物流之中層之流線為大致直線狀,但隨著接近外層而大幅彎曲。為了獲得本發明之複合纖維,較佳為保持包含第1成分聚合物、第2成分聚合物合併而成之無數個聚合物流之複合聚合物流之剖面形態不崩壞之狀態不變而使其縮小。因此,該縮小孔20之孔壁之角度較佳為設定為相對於吐出面30°~90°之範圍。
如上所述,複合聚合物流經吐出導入孔19及縮小孔20而維持如分配孔18之配置般之剖面形態,並自紡嘴吐出孔21吐出至紡絲線。該紡嘴吐出孔21有如下目的:對再次計量複合聚合物流之流量即吐出量之點與紡絲線上之拉伸比(=拉取速度/吐出線速度)進行控制。紡嘴吐出孔21之孔徑及孔長較佳為考慮聚合物之黏度及吐出量而決定。製造本發明之複合纖維時,吐出孔徑D較佳為於0.1~2.0mm之範圍內選擇,L/D(吐出孔長度/吐出孔徑)較佳為於0.1至5.0之範圍內選擇。
本發明之複合纖維可使用如上所述之複合紡嘴製 造,鑒於生產性及設備之簡易性,較佳為利用熔融紡絲實施。
於選擇熔融紡絲之情形時,作為第1成分聚合物及第2成分聚合物,例如可列舉:聚對苯二甲酸乙二酯、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、聚苯硫醚等可熔融成形之聚合物及其等之共聚合體。尤其是,若聚合物之熔點為165℃以上,則耐熱性良好,較佳。又,亦可於聚合物中包含氧化鈦、二氧化矽、氧化鋇等無機質、碳黑、染料或顏料等著色劑、難燃劑、螢光增白劑、抗氧化劑、或紫外線吸收劑等各種添加劑。
第1成分聚合物(高收縮成分)及第2成分聚合物(低收縮成分)之組合較佳為實施加熱處理時產生收縮差之聚合物之組合。就此種觀點而言,較佳為分子量或組成以於熔融黏度下產生10Pa‧s以上之黏度差之程度存在差異之聚合物之組合。
作為具體之聚合物之組合,就抑制剝離之觀點而言,較佳為將聚對苯二甲酸乙二酯、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、聚醯胺、聚乳酸、熱塑性聚胺基甲酸酯、聚苯硫醚於第1成分聚合物及第2成分聚合物中變更分子量而使用,或者將一者設為均聚物,將另一者設為共聚合聚合物而使用。又,就提高捲縮表現性之觀點而言,較佳為聚合物組成不同之組合,例如,於第1成分聚合物/第2成分聚合物中,例如可列舉作為聚酯系之聚對苯二甲酸丁二酯/聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丙二酯/聚對苯二甲酸乙二酯、熱塑性聚胺基甲酸酯/聚對苯二甲酸乙二酯、聚酯系彈性體/聚對苯二甲酸乙二酯、聚酯系彈性體/聚 對苯二甲酸丁二酯、作為聚醯胺系之尼龍6-尼龍66共聚合體/尼龍6或610、聚乙二醇(PEG,polyethyleneglycol)共聚合尼龍6/尼龍6或610、熱塑性聚胺基甲酸酯/尼龍6或610、作為聚烯烴系之乙烯-丙烯橡膠微分散聚丙烯/聚丙烯、丙烯-α烯烴共聚合體/聚丙烯等各種組合,但尤其聚酯系或聚醯胺系中之組合不僅可實現微細之捲縮形態之表現,而且顯色性或質地、耐磨性、尺寸穩定性等亦優異,故而較佳。
本發明之製造方法中之紡絲溫度較佳為設為根據上述觀點所決定之使用聚合物中之主要高熔點或高黏度之聚合物表現流動性的溫度。該表現流動性之溫度亦根據聚合物特性或其分子量而不同,但只要該聚合物之熔點為標準,以熔點+60℃以下設定即可。若為其以下之溫度,則聚合物不會於紡絲頭或紡絲組件內熱分解等,而抑制分子量降低,可良好地製造複合纖維。
關於本發明之製造方法中之聚合物之吐出量,作為可一邊維持穩定性一邊進行熔融吐出之範圍,可列舉每個吐出孔0.1g/min/hole至20.0g/min/hole。此時,較佳為考慮可確保吐出之穩定性之吐出孔中之壓力損失。此處所言之壓力損失較佳為以0.1MPa~40MPa為標準,根據與聚合物之熔融黏度、吐出孔徑、吐出孔長度之關係,由吐出量之相關範圍決定。
對本發明之製造方法中使用之複合纖維進行紡絲時之第1成分聚合物與第2成分聚合物之比率較佳為以吐出量為基準而於以重量比計為30/70~70/30之範圍內選擇。若為該範圍,則可維持複合剖面之長期穩定性,另外,可有效率地製造複合纖維,且可一邊維持穩定性,一邊平衡良好地製造複合纖維。進而,作為重 心點a與中心點c之距離足夠遠而可實現良好之捲縮表現性之範圍,更佳為40/60~60/40。
自吐出孔熔融吐出之聚合物流經冷卻固化並賦予油劑等而集束,並被規定周速之輥拉取。此處,該拉取速度由吐出量及作為目的之纖維直徑決定。於本發明中,就穩定地製造複合纖維之觀點而言,關於輥之拉取速度,設為500~6000m/分左右為宜,可根據聚合物之物性或纖維之使用目的而變更。經紡絲之複合纖維就不僅可藉由纖維之單軸配向之促進而提高力學特性,而且藉由自經複合之聚合物間之延伸時之應力差及延伸時之配向差產生之熱收縮差之擴大而獲得良好之捲縮表現性的觀點而言,較佳為進行延伸。關於延伸,可將經紡絲之複合纖維暫時捲取後實施延伸,亦可暫時不進行捲取而繼紡絲之後進行延伸。又,除了延伸以外,亦可加以假撚加工。
作為其延伸條件,例如,於包含一對以上之輥之延伸機中,只要為一般可進行熔融紡絲之包含表現熱塑性之聚合物之纖維,則根據設定為玻璃轉移溫度以上熔點以下之溫度之第1輥及設為結晶化溫度相當之第2輥之周速比,而於纖維軸方向上適度地拉伸,且進行熱固化而捲取。又,於不表現玻璃轉移之聚合物之情形時,只要進行複合纖維之動態黏彈性測定(tanδ),將所獲得之tanδ之高溫側之峰溫度以上之溫度設為預加熱溫度並進行選擇即可。此處,就提高延伸倍率,而提高力學物性或潛在捲縮性之觀點而言,多段實施該延伸步驟亦為較佳之手段。於藉由如上所述之製造方法製造複合纖維之情形時,如圖6(b)所示,成為纖維剖面之一部分包含含有鞘成分之均勻薄皮之薄皮偏心芯鞘剖面纖維,要用於本發 明,可作為更佳之剖面形態而列舉。於該薄皮偏心芯鞘剖面纖維中,作為其纖維剖面之尤佳之形態,可列舉覆蓋芯成分之成分之最小厚度S與纖維直徑D之比S/D為0.01~0.10,最小厚度S之1.05倍以內之厚度之周長部分(S比率)占纖維剖面之總周長之30%以上。藉由設為該範圍,可自由度較高地設定影響捲縮之重心點間距離,可確保纖維之潛在捲縮之線圈直徑之控制範圍較大。
為了設為本發明之伸縮加工絲之特徵即複絲中混合存在2種以上之捲縮的狀態,可採用如下等各種方法:藉由使用偏心芯鞘剖面纖維而針對每根纖維改變成分間之重心間距離之方法;或變更偏心芯鞘剖面纖維之每根纖維之纖維直徑之方法;又,對偏心芯鞘剖面纖維實施假撚加工,從而除了潛在捲縮以外亦賦予顯在性捲縮之方法;對線圈直徑不同之2種偏心芯鞘剖面纖維進行後混纖之方法。藉由作為本發明之優點之於線圈直徑較小之纖維一部分纏繞於線圈直徑較大之纖維之狀態下構成複絲,而以線圈直徑較大之纖維一部分追隨線圈直徑較小之纖維之伸長變形之形式變形,複絲整體成為良好之伸長變形,就該觀點而言,較佳地使用針對薄皮偏心芯鞘剖面纖維之每根纖維變更纖維直徑之方法、或對薄皮偏心芯鞘剖面纖維實施假撚加工之方法。
於利用針對偏心芯鞘剖面纖維之每根纖維變更纖維直徑之方法獲得本發明之伸縮加工絲之情形時,較佳為「2種以上之纖維直徑不同之偏心芯鞘複合纖維混合存在於複絲中」。
本發明中所言之「2種以上之纖維直徑不同之偏心芯鞘複合纖維混合存在於複絲中」之狀態係指針對絲束剖面,於上述纖維直徑下評價所有單纖維之情形時採取2個以上之纖維直徑分佈 的狀態,只要為2種纖維直徑不同之偏心芯鞘複合纖維存在於複絲內之狀態,則採取如圖5所例示之2個纖維直徑分佈(5-(a)、5-(c))。
即,將具有落入各分佈之範圍(分佈範圍)之纖維直徑之單纖維群設為「1種」,於構成潛在捲縮絲之所有纖維之測定結果中,該纖維直徑分佈如圖5所示般存在2個以上意指本發明中所言之「2種以上之纖維直徑不同之偏心芯鞘複合纖維存在於絲束中」。此處所言之纖維直徑之分佈範圍(5-(e)、5-(f))意指各單纖維群中之存在數最多之峰值即中央纖維直徑(5-(b)、5-(d))之±5%之範圍。
於對本發明中所使用之偏心芯鞘複合纖維進行熱處理等而使其捲縮表現之情形時,採取依存於其纖維直徑之捲縮形態,因此,線圈直徑不同之數個捲縮於複絲內混合存在。即,構成複絲之纖維之中央纖維直徑之最大值(Dmax)與最小值(Dmin)之比(Dmax/Dmin)較佳為1.20以上。
又,此處所言之纖維直徑及中央纖維直徑比(Dmax/Dmin)可如下所述般求出。
首先,利用環氧樹脂等包埋劑將潛在捲縮絲包埋,以針對該橫截面利用掃描式電子顯微鏡(SEM)(例如,基恩士公司製造之掃描式電子顯微鏡,型號「VE-7800型」)可觀察到10根以上單纖維之倍率,對所有單纖維拍攝影像。於所拍攝之各影像中,使用影像解析軟體(例如,三谷商事股份有限公司製造之「WinROOF2015」)測量單纖維之截面面積Af,將單位設為μm而算出與該截面面積Af為相同面積之真圓之直徑,並將小數點第2位四捨五入,藉此,算出纖維直徑。針對該纖維直徑,對構成潛在捲縮絲之所有單纖維實施上述測定,由該結果製作如圖5所示之纖維直徑之分佈,並按照每 個纖維直徑將單纖維分類後,求出各單纖維群中存在數最多之峰值即中央重心點間距離。基於該結果,使用潛在捲縮絲中之中央重心點間距離最大者(Dmax)及最小者(Dmin),算出中央重心點間距離比(Dmax/Dmin)。
若Dmax/Dmin為1.20以上,則可構成線圈直徑較小之纖維一部分纏繞於線圈直徑較大之纖維之狀態之複絲,可獲得本發明之目的即以線圈直徑較大之纖維一部分追隨線圈直徑較小之纖維之伸長變形之形式變形的伸縮加工絲。進而,若Dmax/Dmin為1.30~2.00,則於纖維間產生捲縮相位偏移,複絲之伸長-應力曲線不會成為階段性之變形,可獲得具有良好之伸長能量之伸縮加工絲,因此,可作為更佳之範圍而列舉。
又,於利用對薄皮偏心芯鞘剖面纖維實施假撚加工之方法獲得本發明之伸縮加工絲之情形時,可根據加工條件而容易地變更所賦予之顯在捲縮之尺寸,只要根據潛在捲縮之尺寸而決定加工條件,則可控制為作為本發明之伸縮加工絲之必要條件之特定之線圈直徑分佈。
進而,於藉由假撚加工而獲得之伸縮加工絲中,纖維長度方向之捲縮尺寸不一致,潛在/顯在捲縮隨機地存在,因此,纖維彼此不會按照每個捲縮尺寸而收束。因此,可抑制藉由後混纖等製作之伸縮加工絲等中所觀察到之複絲之分離,高次步驟中之操作性或步驟通過性優異,因此,可品質良好地獲得本發明之伸縮加工絲。
要活用假撚加工而穩定地製造本發明之伸縮加工絲,較佳為根據加撚區域中之複絲之實際撚數而控制加工絲之顯在 捲縮之線圈直徑尺寸。
即,加撚區域中之複絲之撚數即假撚數T(單位為次/m)較佳為以滿足根據假撚加工後之複絲之總纖度Df(單位為dtex)而決定之以下之條件之方式設定加撚機構之轉速或加工速度等假撚條件。
20000/Df0.5≦T≦40000/Df0.5
此處,假撚數T係於絞絲機正前方,以不解開撚之方式以50cm以上之長度採取假撚步驟之加撚區域中移行之複絲。針對所採取之絲樣本,以不解開撚之方式安裝於撚度試驗機,利用JIS1013(2010)8.13中所記載之方法測定實際撚數而得者即為假撚數。藉由假撚數滿足上述條件,於所獲得之複絲中,可微細地控制顯在捲縮之線圈直徑,可達成本發明之伸縮加工絲之特徵性線圈直徑分佈。
又,為了於上述假撚條件下對複絲中之纖維整體賦予均勻之捲縮,而品質良好地獲得本發明之加工絲,調整加撚區域中之延伸倍率為宜。此處所言之延伸倍率係指使用將絲供給至加撚區域之輥之周速V0與設置於加撚機構之正後方之輥之周速Vd,並作為Vd/V0而算出者,較佳為根據所供給之絲之特性而決定。
於將實施了延伸之偏心芯鞘纖維用於供給絲之情形時,只要將Vd/V0設為0.9~1.4倍即可,於將未延伸之偏心芯鞘纖維用於供給絲之情形時,亦可將Vd/V0設為1.2~2.0倍,並與假撚加工同時進行延伸。藉由將延伸倍率設為該範圍,於加撚區域中不會變得張力過剩或發生複絲之鬆弛,可對複絲中之纖維整體賦予均勻之捲縮。
進而,就牢固地固定顯在捲縮之觀點而言,假撚溫度較佳為以鞘成分聚合物之玻璃轉移溫度(Tg)為基準而由Tg+50~Tg+150℃之範圍決定。此處所言之假撚溫度意指設置於加撚區域之加熱器之溫度。藉由將假撚溫度設為該範圍,可將於纖維剖面內大幅假撚變形之鞘成分充分地構造固定,因此,顯在捲縮之尺寸穩定性變得良好,可無褶皺或條紋地獲得品質較好之布帛。此處所言之鞘成分之Tg係指藉由對用於鞘成分之聚合物之小片進行示差掃描熱量測定(DSC)而測得者。再者,於本發明之伸縮加工絲中,為了固定顯在捲縮而達成本發明之伸縮加工絲之特徵性線圈直徑分佈,亦較佳為採用僅於加撚區域配置加熱器之1加熱器法。
於本發明中,藉由於上述條件下實施假撚加工,可將複絲之顯在捲縮之線圈直徑相對於潛在捲縮之線圈直徑控制為可表現本發明之效果之較佳之範圍內,可品質較高地製造本發明之伸縮加工絲。
如上所述,基於一般之熔融紡絲法對本發明之伸縮加工絲之製造方法進行了說明,但自不待言,亦可利用熔噴法及紡黏法製造,進而,亦可藉由濕式及乾濕式等之溶液紡絲法等製造。
[實施例]
以下,列舉實施例,對本發明之伸縮加工絲具體地進行說明。
針對實施例及比較例,進行下述評價。
A.纖度
測定100m之纖維之重量,算出使該值為100倍之值。反覆進 行10次該動作,將其平均值之小數點第2位經四捨五入而得之值作為總纖度(dtex)。又,上述總纖度除以長絲數而得之值為單纖維纖度(dtex)。
B.纖維之強度、斷裂伸長率
利用拉伸試驗機(Orientec股份有限公司製造之「萬能拉力試驗機」(TENSILON)UCT-100),於JIS L1013(2010)8.5.1標準時試驗所示之定速伸長條件下對試樣進行測定。此時之抓持間隔設為20cm,拉伸速度設為20cm/分,試驗次數設為10次。再者,斷裂伸長率由伸長-應力曲線中之表現最大強力之點之伸長求出。
C.複絲之線圈直徑分佈及最大之群平均值與最小之群平均值之比
使用測長機等,將伸縮加工絲設為10m之繞線軸,施加0.2mg/d之負荷並浸漬於98℃以上之沸騰水中,進行15分鐘沸水處理。藉由風乾使該處理絲充分地乾燥後,施加1mg/d之負重並經過30秒鐘以上後,以2點間之距離成為3cm之方式於複絲之任意之部位進行標記。其後,以不使其塑性變形之方式自複絲將纖維分纖,以預先做的標記之間成為原本之3cm之方式進行調整並固定於載玻片上,針對該樣本,以利用基恩士公司製造之VHX-2000數位顯微鏡可觀察到5~10個捲縮之峰之倍率拍攝影像。於所拍攝之各影像中,將單位設為μm而測定線圈直徑至小數點第1位。
藉由對構成複絲之不同纖維隨機地進行相同操作,並重複該操作,而以總資料數成為100個之方式測量線圈直徑。
將該等測定值分為邊界值設為10×n(n:自然數)μm、寬度設為 10μm之組,而製成縱軸設為頻度之柱狀圖。
於在所製成之柱狀圖中存在本發明中所言之群之情形時,藉由將各群中所包含之線圈直徑單純平均而算出群平均值。
基於該等結果,將線圈直徑分佈中所包含之所有群平均值中之最大者除以最小者而算出其等之比。再者,最大之群平均值與最小之群平均值之比係將小數點第3位四捨五入而得者。
D.纖維之平均直徑
利用環氧樹脂等包埋劑將伸縮加工絲包埋,以針對該橫截面利用基恩士公司製造之VE-7800型掃描式電子顯微鏡(SEM)可觀察到10根以上纖維之倍率,對所有纖維拍攝影像。於所拍攝之各影像中,使用影像解析軟體(三谷商事股份有限公司製造之「WinROOF2015」)測量纖維之截面面積Af,並算出與該截面面積Af為相同面積之真圓之直徑。針對構成複絲之所有纖維測定該直徑,並取簡單算數平均值,藉此,算出纖維之平均直徑。再者,纖維之平均直徑係將單位設為μm並將小數點第2位四捨五入而得者。
E.拉伸特性中之伸長能量
將伸縮加工絲於溫度20±2℃、相對濕度65±2%下無負重地放置24小時。對放置24小時後之該絲樣本施加1mg/d之負荷並經過30秒以上後,保持施加負荷之狀態不變,將初始試樣長度設為50mm,並固定於Orientec股份有限公司製造之「萬能拉力試驗機」(TENSILON)UCT-100拉伸試驗機。將拉伸速度設為50mm/分而實施絲樣本之拉伸試驗,將橫軸設為伸長(單位為mm),將縱軸設為 應力(單位為cN/dtex),而製作如圖4所例示之伸長-應力曲線。於所獲得之伸長-應力曲線中,求出被強度成為0.05cN/dtex之點(圖4之4-(a))、使垂線自該點向橫軸(應力0cN/tex)垂下時之與橫軸之交點(圖4之4-(b))、及原點包圍之面積Ae。求出對10根不同之絲樣本進行該操作所得之簡單算數平均值,藉此,算出伸長能量。再者,伸長能量係將單位設為μJ/dtex並將小數點第2位四捨五入而得者。
F.布帛評價(動作追隨性、密接性)
將伸縮加工絲用於緯絲及經絲,以緯密度90根/英吋製作平紋織物,於80℃下進行20分鐘之精煉,於180℃下進行1分鐘之中間固化後,於120℃下進行20分鐘之鬆弛處理。
關於上述所製作之梭織物樣本,藉由10位熟練者,根據使梭織物樣本於緯絲方向上伸長時之伸長及伸長時之阻力感,以如下3個等級評價對梭織物加以變形時之動作追隨性。
又,於使布帛伸長時之肌膚-布帛間之摩擦中,以如下3個等級評價與肌膚之密接性。
關於動作追隨性及密接性,將A設為5分,將B設為2分,將C設為0分,10位之合計分數為30分以上時,設為評價「A」,10分~29分時,設為評價「B」,9分以下時,設為評價「C」。再者,評價「A」及「B」為合格。
A:具有適度之阻力感,大幅伸長。
B:阻力感稍小或稍大,但大幅伸長。
C:伸長時之阻力感不充分或伸長時有過剩之阻力。
G.耐磨性
針對上述F.中所製作之布帛,藉由JIS L1096(2010)8.19項E法(馬丁代爾法)評價耐磨性。
H.複合紡嘴(分配式紡嘴)
於實施例12~20、比較例4~9中之複合紡嘴為分配式紡嘴之情形時,對穿設於分配板之聚合物紡出路徑方向之下游側最下層的聚合物分配孔群中之第1成分聚合物分配孔之排列進行評價。此時,於聚合物分配孔群之最外接圓中,將可劃出二等分最外接圓且第1成分聚合物分配孔可全部包含於經二等分之半圓之單側的任意直線的排列設為半圓狀排列。此處所言之全部包含於半圓之單側係指半圓之內側或直線上存在第1成分聚合物分配孔之狀態。又,無法劃出任意直線之排列係設為圓狀排列。
又,關於聚合物分配孔群中之第2成分聚合物分配孔之孔數,對以半圓周狀排列配置於半圓狀排列之數個第1成分聚合物分配孔之圓周部之外側的第2成分聚合物分配孔之孔數Ho進行評價。此時,藉由將聚合物分配孔群之最外接圓二等分且第1成分聚合物分配孔可全部包含於經二等分之半圓之單側的任意直線,而將最外接圓分為2個半圓,將其中包含第1成分聚合物分配孔之半圓內之與該半圓之圓周方向平行之任意曲線之上所存在之第2成分聚合物分配孔之孔數設為以半圓周狀排列於半圓狀排列之數個第1成分聚合物分配孔之圓周部之外側的第2成分聚合物分配孔之孔數Ho。又,藉由將Ho除以聚合物分配孔群中之第2成分聚合物分配孔之總孔數Ht而算出Ho/Ht。
I.複合紡嘴(孔填充密度)
將實施例12~20、比較例4~9中之複合紡嘴之紡嘴吐出孔數除以紡嘴面積而得之值設為孔填充密度(孔/mm2)。
J.聚合物之熔融黏度、黏度比
藉由真空乾燥機將小片狀之聚合物之水分率設為200ppm以下,藉由東洋精機製作所股份有限公司製造之Capillograph而階段性地變更應變速度,並測定熔融黏度。再者,測定溫度係設為與紡絲溫度同樣,將於氮氣氛圍下將樣本投入至加熱爐至測定開始為止期間設為5分鐘,將剪切速度1216s-1之值作為聚合物之熔融黏度而進行評價。進而,關於第1成分聚合物之熔融黏度除以第2成分聚合物之熔融黏度而得之值,將小數點2位數以下經四捨五入而得之值設為黏度比(V1/V2)。
K.吐出穩定性
進行針對實施例12~20、比較例4~9之製絲,自紡嘴面下300mm、距紡嘴面之垂線45°之角度利用相機拍攝自紡嘴吐出孔吐出之聚合物流,由所拍攝之影像中之聚合物流相對於紡嘴面之法線方向之吐出彎曲角度,以如下3個等級評價吐出穩定性。
極好A:未滿45°
良好B:45°以上且未滿60°
不良C:60°以上
L.製絲穩定性
進行針對實施例12~20、比較例4~9之製絲,由每1千萬米之絲斷裂次數,以如下3個等級評價製絲穩定性。
極好A:未滿0.8次/千萬米
良好B:0.8次/千萬米以上且未滿2.0次/千萬米
不良C:2.0次/千萬米以上
M.剖面(複合剖面、薄皮部分之厚度比例、薄皮部分之厚度不均)
利用環氧樹脂等包埋劑將纖維包埋後,設為針對該橫截面利用穿透式電子顯微鏡(TEM)可觀察到10根以上之纖維之倍率,而拍攝影像,並對複合剖面進行觀察。此時,若實施金屬染色,則產生聚合物間之染色差,利用該情況,明確複合剖面之接合部之對比度。
進而,於所拍攝之影像之複合剖面為如圖11(b)所示之偏心芯鞘剖面之情形時,針對自各影像於同一影像內隨機地抽選之10根以上之纖維,以單位μm求出表示覆蓋芯成分之鞘成分之最小厚度(圖11(b)之符號「S」)之薄皮部分之厚度、及表示相對於纖維軸垂直方向上之纖維之寬度之纖維直徑,算出薄皮部分之厚度除以纖維直徑而得之值。再者,求出對10根不同之纖維進行該操作所得之簡單算數平均值,將小數點2位數以下經四捨五入而得之值作為薄皮部分之厚度比例,將10根纖維中之薄皮部分之厚度之標準偏差CV%(變異係數:Coefficient of Variation)設為薄皮部分之厚度不均。
N.捲縮表現性
進行針對實施例12~20、比較例4~9之製絲,由所獲得之複 合纖維之伸縮伸長率(JISL1013(2010)8.11項C法(簡便法)),以如下3個等級評價捲縮表現性。
極好A:60%以上
良好B:40%以上且未滿60%
不良C:未滿40%
[實施例1]
作為構成伸縮加工絲之纖維之芯成分,使用熔融黏度160Pa‧s之聚對苯二甲酸丁二酯(PBT),作為鞘成分,使用熔融黏度30Pa‧s之聚對苯二甲酸乙二酯(PET1)。將該等聚合物個別地熔融後,藉由泵,以芯/鞘之吐出量比成為50/50之方式進行計量,使其另行流入至組裝有圖11(a)所例示之具有分配孔之分配板之同一紡絲組件,並將紡絲溫度設為280℃,而自穿設有72孔之吐出孔之紡嘴吐出。
實施例1中所使用之分配板於製成纖維時形成覆蓋芯成分A之鞘成分B之聚合物之一部分成為均勻之薄皮且滿足本發明中所言之薄皮偏心芯鞘剖面之必要條件的複合剖面(圖6(b))。
將吐出之複合聚合物流冷卻後賦予油劑,將速度設為1000m/分,並捲繞於加熱至65℃之輥,繼而,將速度設為3200m/分,於其與加熱至150℃之輥之間進行3.2倍之延伸,而獲得56dtex-72Filament之延伸絲。
針對捲取之延伸絲,一邊於加工速度設為250m/分、延伸倍率設為1.0倍之輥間,利用設定為170℃之加熱器進行加熱,一邊使用摩擦圓盤,以假撚數成為3000T/m之轉速實施假撚加工,而獲 得56dtex-72Filament之本發明之伸縮加工絲。
再者,於所獲得之伸縮加工絲中,精密地控制了延伸絲之纖維剖面,因此,於假撚步驟中,不存在由芯/鞘成分間之剝離所引起之起毛或白化等缺點,絲品質及步驟通過性優異。
所獲得之伸縮加工絲具有可耐受實用之充分之力學特性,強度為3.5cN/dtex,伸長率為28%,纖維之平均直徑為7.5μm。又,對纖維之捲縮形態進行觀察,結果為,於線圈直徑分佈中可觀察到2個群,各個群平均值為85.3μm、159.7μm,最大之群平均值與最小之群平均值之比為1.87。又,線圈直徑之最小之群平均值之群中所包含之纖維之比例為51%。
如此,實施例1之伸縮加工絲係尺寸適當背離之捲縮混合存在者,實施例1之伸縮加工絲之伸長-應力曲線自如圖3之實線3-(b)所例示之低伸長率區域適當地表現應力,藉此,伸長能量表現較高之值,為3.9μJ/dtex,具有適當之伸長阻力。
若將實施例1之伸縮加工絲製成布帛,並進行鬆弛處理,則一邊發揮良好之伸縮性,一邊自低伸長區域具有適度之伸長阻力,包裹性優異,動作追隨性優異(動作追隨性:A)。進而,伸縮加工絲之纖維平均直徑較細,藉此,伸長時,肌膚-布帛間之摩擦較小,與肌膚之密接性優異。(密接性:A)
又,包含實施例1之伸縮加工絲之布帛與柔軟之質地相輔相成而具有舒適之動作追隨性,並且馬丁代爾法中之耐磨性為3000次,具有亦可耐受嚴酷環境下之使用之良好之耐磨性。將結果示於表1中。
[實施例2、3]
實施例2、3與實施例1同樣地製作延伸絲,藉由在假撚步驟中變更摩擦圓盤之轉速而將假撚數分別設為3500T/m、2500T/m,除此以外,於與實施例1同樣之條件下實施假撚加工,而獲得本發明之伸縮加工絲。
於實施例2、3中,雖然自摩擦圓盤受到之摩擦力發生變化,但是延伸絲之纖維剖面控制為滿足本發明之必要條件之薄皮偏心芯鞘剖面,因此,不存在由芯/鞘間之剝離所引起之起毛或白化等缺點,絲品質及加工通過性優異。
於實施例2、3之伸縮加工絲中,均於線圈直徑分佈中觀察到2個群,顯在捲縮尺寸根據假撚數而變化,因此,最大-最小之群平均值之比發生變化,但於任一情形時,均控制為可發揮本發明之效果之範圍。
實施例2之伸縮加工絲藉由提高假撚步驟中之假撚數,而獲得極微細之顯在捲縮,於線圈直徑分佈中,最大-最小之群平均值之比擴大。因此,於實施例2之伸縮加工絲之伸長-應力曲線中,雖然低伸長區域中之應力表現稍稍降低,但是會以低應力更加伸長,伸長能量變高,為4.3μJ/dtex。
因此,使其作為布帛而伸長時,自低伸長區域至高伸長區域柔軟地伸長,動作追隨性優異。
實施例3之伸縮加工絲之假撚步驟中之假撚數較低,因此,於線圈直徑分佈中,最大-最小之群平均值之比接近。因此,於實施例3之伸縮加工絲之伸長-應力曲線中,低伸長區域中表現之應力增大,另一方面,應力以更低伸長率上升,伸長能量成為2.6 μJ/dtex,使其作為布帛而伸長時,低伸長區域中之阻力緩和,具有適合輕便衣料之柔軟之動作追隨性。將結果示於表1中。
[實施例4、5]
於實施例4、5中,將假撚步驟中之延伸倍率分別設為1.1、0.9,除此以外,與實施例1同樣地獲得本發明之伸縮加工絲。
實施例4、5雖然加撚區域中之張力發生變化,自摩擦圓盤受到之摩擦力發生變化,但是精密地控制了延伸絲之纖維剖面,因此,不存在由芯/鞘間之剝離所引起之起毛或白化等缺點,絲品質及加工通過性優異。
於實施例4、5之伸縮加工絲中,將假撚數設為與實施例1相同程度,因此,均成為具有與實施例1相同程度之最大-最小之群平均值之比之線圈直徑分佈,但根據加撚區域中之張力,以最小之群平均值為中心之群中所包含之捲縮之比例發生變化。
實施例4之伸縮加工絲由於延伸倍率較高,加撚區域中之張力較高,故而不易產生顯在捲縮,以最小之群平均值為中心之群中所包含之捲縮之比例降低。因此,於實施例4之伸縮加工絲之伸長-應力曲線中,相當於小線圈直徑之伸長之低應力區域縮小,因此,伸長能量成為1.8μJ/dtex,使其作為布帛而伸長時,稍稍感覺到緊繃感,但與習知相比,動作追隨性更優異,其係沒問題之程度。
實施例5之伸縮加工絲由於延伸倍率低,故而加撚區域中之張力較低,易於產生顯在捲縮,因此,於複絲整體均勻地存在顯在捲縮,以最小之群平均值為中心之群中所包含之捲縮之比例增加。因此,於實施例5之伸縮加工絲之伸長-應力曲線中,相當於小線圈 直徑之伸長之低應力區域擴大,藉此,伸長能量良好,為3.8μJ/dtex。將結果示於表1中。
[實施例6]
於實施例6中,使用與實施例1同樣之穿設有分配孔之分配板,使用吐出孔數設為24之紡嘴。
構成伸縮加工絲之聚合物、芯/鞘之吐出比率、紡絲溫度設為與實施例1同樣而進行吐出,於與實施例1同樣之延伸、捲取條件下進行延伸,藉此,獲得56dtex-24Filament之延伸絲。
針對所獲得之延伸絲,藉由設為與實施例1同樣之加工速度、延伸倍率、加熱器溫度條件,以假撚數成為3000T/m之方式調整摩擦圓盤之轉速,於該條件下實施假撚加工,而獲得本發明之伸縮加工絲。
於實施例6中所獲得之延伸絲中,伴隨著纖維直徑之增大,於纖維剖面內薄皮厚度之絕對值增加,耐磨性提高,因此,於假撚步驟中,不存在由芯/鞘成分間之剝離所引起之起毛或白化等缺點,絲品質及步驟通過性尤其優異。
實施例6之伸縮加工絲之纖維之平均直徑為15.0μm,對纖維之捲縮形態進行觀察,結果,於線圈直徑分佈中觀察到了群平均值分別為137.0μm、344.0μm之2個群。伴隨著纖維之平均直徑增大,潛在/顯在捲縮之線圈直徑亦增大,除此以外,纖維表現捲縮構造之力矩亦增大,因此,實施例6之伸縮加工絲之伸長-應力曲線尤其於低伸長時表現較高之應力(伸長能量:2.5μJ/dtex)。將結果示於表1中。
[實施例7]
於實施例7中,使用與實施例1同樣之穿設有分配孔之分配板,使用吐出孔數設為18之紡嘴。
構成伸縮加工絲之聚合物、芯/鞘之吐出比率、紡絲溫度設為與實施例1同樣而進行吐出,於與實施例1同樣之延伸、捲取條件下進行延伸,藉此,獲得56dtex-18Filament之延伸絲。
針對所獲得之延伸絲,藉由設為與實施例1同樣之加工速度、延伸倍率、加熱器溫度條件,以假撚數成為3000T/m之方式調整摩擦圓盤之轉速,於該條件下實施假撚加工,而獲得伸縮加工絲。
(56dtex-18Filament,最大-最小群平均值比率2.62)
實施例7之伸縮加工絲之纖維之平均直徑為18.5μm,對纖維之捲縮形態進行觀察,結果於線圈直徑分佈中觀察到了群平均值分別為163.7μm、429.4μm之2個群。藉由伴隨著纖維之平均直徑增大之潛在/顯在捲縮之線圈直徑、及纖維表現捲縮構造之力矩之增大,實施例7之伸縮加工絲之伸長-應力曲線於低伸長時為不損害本發明之效果之程度,但表現出非常高之應力(伸長能量:1.9μJ/dtex)。
若將實施例7之伸縮加工絲製成布帛,則與實施例1相比,密接性較差,但使其伸長時,藉由較高之伸長阻力而包裹感變得較高,具有不損害本發明之效果之程度之適當之加壓。將結果示於表1中。
[實施例8、9]
實施例8、9係如表1所示般變更聚合物,使用與實施例1同樣之紡嘴進行吐出。
於實施例8中,以速度1000m/分將複絲捲繞於加熱至60℃之輥後,以速度3400m/分,於其與加熱至150℃之輥之間進行延伸,而獲得56dtex-72Filament之延伸絲。
針對所獲得之延伸絲,藉由設為與實施例1同樣之加工速度、延伸倍率、加熱器溫度條件,以假撚數成為3000T/m之方式調整摩擦圓盤之轉速,於該條件下實施假撚加工,而獲得本發明之伸縮加工絲。
於實施例9中,將吐出之複合聚合物流以速度1000m/分捲繞於加熱至80℃之輥後,以速度3000m/分,於其與加熱至150℃之輥之間進行延伸,而獲得56dtex-72Filament之延伸絲。
針對所獲得之延伸絲,藉由設為與實施例1同樣之加工速度、延伸倍率,將加熱器溫度設定為200℃,以假撚數成為3000T/m之方式調整摩擦圓盤之轉速,於該條件下實施假撚加工,而獲得本發明之伸縮加工絲。
於實施例8、9中,雖然伴隨著聚合物之變更,纖維剖面之形狀稍微發生變化,但是纖維剖面均控制為本發明中所言之薄皮偏心芯鞘剖面,因此,於假撚步驟中,不存在由芯/鞘成分間之剝離所引起之起毛或白化等缺點,絲品質及步驟通過性優異。
於實施例8中,將實施熱處理時高收縮之聚對苯二甲酸丙二酯(PPT,polypropyleneterephthalate)用於芯成分,因此,獲得微細之潛在捲縮,於線圈直徑分佈中,最大-最小之群平均值之比縮小,但作為整體,具有較細之捲縮。除此之外,PPT為低楊氏模數,因 此,實施例8之伸縮加工絲之伸長-應力曲線成為於低應力下非常良好地伸長之特徵性者,伸長能量優異,為4.0μm/dtex。於製成布帛並使其伸長時,具有不損害本發明之效果之程度之柔和之伸長阻力,伸縮性尤其優異。
於實施例9中,藉由將PET2(熔融黏度290Pa‧s)用於芯成分,絲之楊氏模數變大,捲縮之伸長阻力增大。因此,實施例9之伸縮加工絲之伸長-應力曲線所表現之應力整體較高,伸長能量變低,為1.8μJ/dtex,但製成布帛並伸長時,藉由較高之伸長阻力而包裹感變得較高,具有不損害本發明之效果之程度之適當之加壓。將結果示於表2中。
[實施例10]
於實施例10中,製成纖維時,使用穿設有2種分配孔群之分配板,該2種分配孔群以纖維剖面成為薄皮偏心芯鞘剖面,其薄皮厚度成為0.04、0.09之方式,改變各個分配孔中形成薄皮之分配孔(圖11(a)之曲線13上所存在之分配孔)之數量。再者,包含各分配孔群之吐出孔之數量分別為36孔。圖7中示出了實施例10中使用之紡嘴之吐出板16中之吐出孔配置,但使用鋸齒格子孔配置之紡嘴,其係相當於薄皮厚度成為0.04之分配孔群之吐出孔群(7-(a))、及相當於薄皮厚度成為0.09之分配孔群之吐出孔群(7-(b))交替地配置而成。
於實施例10中,使用上述分配板,除此以外,與實施例1同樣地實施紡絲、延伸、假撚,而獲得本發明之伸縮加工絲。
於實施例10中,雖然所構成之纖維之薄皮厚度發生 變化,但是均控制為本發明中所言之薄皮偏心芯鞘剖面,藉此,於假撚步驟中,不存在由芯/鞘成分間之剝離所引起之起毛或白化等缺點,絲品質及步驟通過性優異。
對實施例10之伸縮加工絲之捲縮形態進行觀察,與纖維之剖面形態相應之2種潛在捲縮及顯在捲縮混合存在,於線圈直徑分佈中,具有3個群。因此,於伸長-應力曲線中,該3種捲縮根據複絲之伸長而依序變形,因此,自低伸長區域至高伸長區域,應力之上升較緩和,伸長能量變得非常高,為5.0μJ/dtex。
因此,製成布帛並使其伸長時,應力根據伸長率而緩和地表現,因此,包裹性非常優異,具有極好之動作追隨性。將結果示於表2中。
[實施例11]
於實施例11中,製成纖維時,以纖維直徑成為7.0μm、11.0μm之方式,分別穿設有孔徑0.18mm、0.23mm之吐出孔36孔,使用紡嘴面內配置有相當於細纖維直徑之小孔徑之吐出孔及相當於粗纖維直徑之大孔徑之吐出孔的紡嘴。圖7中示出了實施例11中所使用之紡嘴之吐出板16中之吐出孔配置,但使用鋸齒格子孔配置之紡嘴,其係孔徑0.18mm之吐出孔群(7-(a))、及孔徑0.23mm之吐出孔群(7-(b))交替地配置而成。
於實施例11中,使用上述複合紡嘴,除此以外,與實施例1同樣地進行紡絲、延伸,不實施假撚加工,而獲得本發明之伸縮加工絲。
對實施例11之伸縮加工絲之捲縮形態進行觀察,與 纖維之纖維直徑相應之2種潛在捲縮混合存在,於線圈直徑分佈中,具有2個群。因此,於伸長-應力曲線中,該2種捲縮根據複絲之伸長而依序變形,因此,自低伸長區域至高伸長區域,應力之上升較緩和,伸長能量表現出較高之值,為3.2μJ/dtex,具有適當之伸長阻力。
若將實施例11之伸縮加工絲製成布帛,並進行鬆弛處理,則一邊發揮良好之伸縮性,一邊自低伸長區域具有適度之伸長阻力,藉此,包裹性優異,動作追隨性優異。將結果示於表2中。
[比較例1]
於比較例1中,與實施例1同樣地製作延伸絲(56dtex-72Filament)後,於加撚區域中之實際撚數成為5500T/m(假撚數為40000/Df0.5以上)之條件下進行假撚加工,而獲得伸縮加工絲。(56dtex-72Filament,最大-最小群平均值比率3.00)
於比較例1之伸縮加工絲中,最大-最小線圈直徑比率與本發明之伸縮加工絲相比更大,因此,比較例1之伸縮加工絲之伸長-應力曲線表現出階段性變形,觀察到了應力之驟然之上升。因此,於包含比較例1之加工絲之布帛中,阻力根據伸長而驟然增大,藉此,於急遽地進行較大幅度動作之情形時,存在無法追隨動作之部位,部分地感覺到緊繃。將結果示於表2中。
[比較例2]
於比較例2中,於與實施例1同樣之條件下進行紡絲、延伸,不實施假撚加工,而獲得56dtex-72Filament之伸縮加工絲。
於比較例2之伸縮加工絲中,於線圈直徑分佈中僅觀察到了由潛在捲縮所產生之1個群,伸長-應力曲線成為如圖3之虛線3-(a)所示之單調之輪廓。
因此,若製成布帛,則雖然具有良好之伸縮性,但是欠缺低伸長時之阻力感,於就將布帛伸長時於低伸長區域至高伸長區域之廣泛範圍內有良好之包裹感及動作追隨性的觀點進行觀察的情形時,實施例1較差。將結果示於表2中。
[比較例3]
於比較例3中,藉由將熔融黏度120Pa‧s之聚對苯二甲酸乙二酯(PET3)熔融,自穿設有72孔之吐出孔之紡嘴吐出,並進行紡絲、延伸,而獲得56dtex-72Filament之PET單獨絲。針對該PET單獨絲,將加熱器溫度設為200℃,除此以外,於與實施例1同樣之條件下實施假撚加工,而獲得伸縮加工絲。(56dtex-72Filament)
對比較例3之伸縮加工絲之捲縮形態進行觀察,線圈直徑分佈較廣泛,不具有本發明中所言之群,線圈直徑粗大之纖維鬆弛地固定於伸縮加工絲表面。因此,鬆弛之纖維不承擔伸長時之應力,其結果為,比較例3之伸縮加工絲之伸長-應力曲線中,低伸長時之應力極低,進而,捲縮完全伸長後之應力急遽上升。將結果示於表2中。
[實施例12]
作為第1成分聚合物,準備聚對苯二甲酸丁二酯(PBT熔融黏度:112Pa‧s),作為第2成分聚合物,準備聚對苯二甲酸乙二酯 (PET熔融黏度:39Pa‧s)。針對第1成分聚合物及第2成分聚合物,均使用擠壓機分別於260℃、280℃下將其熔融後,以第1成分聚合物與第2成分聚合物之纖維剖面中之面積比成為50/50之方式,將紡絲溫度設為280℃而進行利用泵之計量,並使其流入至圖12(a)~圖12(c)所示之本實施形態之複合紡嘴,自以1.2×10-2孔/mm2配置孔填充密度之吐出孔以0.35g/min/孔吐出流入聚合物。此時,關於複合紡絲用紡嘴之分配板,使用如下分配板:該分配板係於如圖11(a)所示之聚合物紡出路徑方向之下游側最下層,穿設數個由第2成分聚合物分配孔包圍半圓狀排列之數個第1成分聚合物分配孔而形成之聚合物分配孔群,將上述聚合物分配孔群中之64孔之第2成分聚合物分配孔中之8孔以半圓周狀排列配置於半圓狀排列之數個第1成分聚合物分配孔之圓周部之外側而成。
自吐出孔吐出之複合聚合物流之吐出彎曲角度為36°,具有極好之吐出穩定性,複合聚合物流於冷卻固化後賦予油劑,以紡絲速度1000m/min捲取,於加熱至80℃及130℃之輥間進行3.0倍延伸,藉此,經由紡絲、延伸步驟而獲得56dtex-48Filament(單纖維纖度1.2dtex)之複合纖維。該紡絲、延伸步驟中之絲斷裂次數為0.3次/千萬米,具有極好之製絲穩定性。
所獲得之複合纖維之複合剖面係第1成分聚合物為芯、第2成分聚合物為鞘之如圖11(b)所示之偏心芯鞘剖面,薄皮部分之厚度比例為4%,足夠薄,並且薄皮部分之厚度不均為10%,具有較高之複合剖面之尺寸穩定性。又,複合纖維之伸縮伸長率為65%,具有極好之捲縮表現性。將結果示於表3中。
[比較例4]
使聚合物流流入至如圖8(b)所示之對具有並列剖面之複合纖維進行紡絲時所使用之習知之複合紡嘴,自以加工極限即1.2×10-2孔/mm2配置孔填充密度之吐出孔以0.35g/min/孔吐出流入聚合物,除此以外,全部依照實施例12,而獲得56dtex-48Filament之複合纖維。
於所獲得之複合纖維之紡絲、延伸步驟中,與實施例12相比,自吐出孔吐出之複合聚合物流之吐出彎曲更大。又,結果導致紡絲時之聚合物流之絲搖晃或與紡嘴面之接觸所引起之絲斷裂亦多發。將結果示於表3中。
[比較例5]
使聚合物流流入至如圖10(b)所示之對具有偏心芯鞘剖面之複合纖維進行紡絲時所使用之習知之複合紡嘴,自以加工極限即6.1×10-3孔/mm2配置孔填充密度之吐出孔以0.35g/min/孔吐出流入聚合物,除此以外,全部依照實施例12,而獲得56dtex-48Filament之複合纖維。
於所獲得之複合纖維之紡絲、延伸步驟中,形成薄皮部分之聚合物流量極少,因此,結果導致於複合紡嘴內之流路中發生聚合物之異常滯留,劣化聚合物混入所引起之延伸時之絲斷裂多發。又,所獲得之複合纖維之複合剖面與實施例12相比,薄皮部分之厚度不均更大,複合剖面之尺寸穩定性較差。將結果示於表3中。
[比較例6]
關於複合紡絲用紡嘴之分配板,使用將穿設於聚合物紡出路徑方向之下游側最下層之聚合物分配孔群中之第1成分聚合物分配孔之排列設為如圖14(a)所示之圓狀排列之配置的分配板,除此以外,全部依照實施例12,而獲得56dtex-48Filament之複合纖維。
所獲得之複合纖維因芯成分之重心點位置接近複合纖維剖面中心而導致捲縮較大,與實施例12相比,捲縮表現性顯著降低。將結果示於表3中。
[實施例13、14]
關於複合紡絲用紡嘴之分配板,使用將穿設於聚合物紡出路徑方向之下游側最下層之聚合物分配孔群中之64孔之第2成分聚合物分配孔中之6孔(實施例13)、4孔(實施例14)以半圓周狀排列配置於半圓狀排列之數個第1成分聚合物分配孔之圓周部之外側的分配板,除此以外,全部依照實施例12,而獲得56dtex-48Filament之複合纖維。
關於所獲得之複合纖維,以半圓周狀排列配置之第2成分聚合物分配孔之孔數越少,芯成分之重心點位置越遠離複合纖維剖面中心,藉此,捲縮變得更微細,與實施例12相比,具有更好之捲縮表現性。將結果示於表3中。
[實施例15、16]
關於複合紡絲用紡嘴之分配板,使用將穿設於聚合物紡出路徑方向之下游側最下層之聚合物分配孔群中之64孔之第2成分聚合物分配孔中之12孔(實施例15)、16孔(實施例16)以半圓周狀排列 配置於半圓狀排列之數個第1成分聚合物分配孔之圓周部之外側的分配板,除此以外,全部依照實施例12,而獲得56dtex-48Filament之複合纖維。
關於所獲得之複合纖維,以半圓周狀排列配置之第2成分聚合物分配孔之孔數越多,與實施例12相比,薄皮部分之厚度越增加,因此,自吐出孔吐出之複合聚合物流之吐出彎曲變小。又,紡絲時之聚合物流之絲搖晃或與紡嘴面之接觸所引起之絲斷裂亦幾乎未發生。將結果示於表3中。
[實施例17]
自以1.8×10-2孔/mm2配置孔填充密度之吐出孔以0.23g/min/孔吐出流入聚合物,除此以外,全部依照實施例12,而獲得56dtex-72Filament之複合纖維。
所獲得之複合纖維藉由單纖維纖度變細而導致絲之剛性降低,因此,使用該複合纖維之布帛具有良好之伸縮,並且質地優異。將結果示於表4中。
[比較例7]
使聚合物流流入至如圖8(b)所示之對具有並列剖面之複合纖維進行紡絲時所使用之習知之複合紡嘴,自以加工極限即1.2×10-2孔/mm2配置孔填充密度之吐出孔以0.23g/min/孔吐出流入聚合物,除此以外,全部依照實施例12,而實施紡絲,其結果為,與比較例4相比,吐出量減少且重力減少,因此,自吐出孔吐出之複合聚合物流之吐出彎曲進而變差,紡絲時之聚合物流與紡嘴面之接觸 恆定地發生,不可進行紡絲。將結果示於表4中。
[比較例8]
使聚合物流流入至如圖10(b)所示之對具有偏心芯鞘剖面之複合纖維進行紡絲時所使用之習知之複合紡嘴,自以加工極限即6.1×10-3孔/mm2配置孔填充密度之吐出孔以0.23g/min/孔吐出流入聚合物,除此以外,全部依照實施例12,而獲得56dtex-72Filament之複合纖維。
於所獲得之複合纖維之紡絲、延伸步驟中,與比較例5相比,形成薄皮部分之聚合物流量極少,因此,結果導致於複合紡嘴內之流路中發生聚合物之異常滯留,劣化聚合物混入所引起之延伸時之絲斷裂多發。又,於所獲得之複合纖維之複合剖面中,薄皮部分之厚度不均亦變得更大,複合剖面之尺寸穩定性亦顯著地變差。將結果示於表4中。
[實施例18]
將第1成分聚合物設為聚對苯二甲酸丁二酯(PBT熔融黏度:218Pa‧s),除此以外,全部依照實施例12,而獲得56dtex-48Filament之複合纖維。
所獲得之複合纖維藉由第1成分聚合物與第2成分聚合物之黏度比增加,而導致作為高收縮成分之第1成分聚合物成為高配向,收縮差擴大,藉此,捲縮變得更微細,與實施例12相比,具有良好之捲縮表現性。將結果示於表4中。
[比較例9]
將第1成分聚合物設為聚對苯二甲酸丁二酯(PBT熔融黏度:218Pa‧s),使聚合物流流入至如圖8(b)所示之對具有並列剖面之複合纖維進行紡絲時所使用之習知之複合紡嘴,自以加工極限即1.2×10-2孔/mm2配置孔填充密度之吐出孔以0.35g/min/孔吐出流入聚合物,除此以外,全部依照實施例12,而實施紡絲,其結果為,與比較例4相比,第1成分聚合物與第2成分聚合物之黏度比增加,因此,自吐出孔吐出之複合聚合物流之吐出彎曲進而變差,紡絲時之聚合物流與紡嘴面之接觸恆定地發生,不可進行紡絲。將結果示於表4中。
[實施例19]
將第1成分聚合物設為聚對苯二甲酸丙二酯(PTT熔融黏度:109Pa‧s),除此以外,全部依照實施例12,而獲得56dtex-48Filament之複合纖維。
所獲得之複合纖維由於將第1成分聚合物自PBT變更為PTT,故而負重下之捲縮表現性變得良好,製成布帛時,可獲得較高之伸縮性。將結果示於表4中。
[實施例20]
將第1成分聚合物設為聚氧四亞甲基二醇20%共聚合聚對苯二甲酸丁二酯(PTMG20%共聚合PBT熔融黏度:410Pa‧s),除此以外,全部依照實施例12,而獲得56dtex-48Filament之複合纖維。
所獲得之複合纖維由於將第1成分聚合物自PBT變更為PTMG 共聚合PBT,故而強烈地感覺到彈性行為,製成布帛時,可獲得彈性人造纖維般之伸縮性。將結果示於表4中。
[表1]
Figure 108140285-A0101-12-0068-1
[表2]
Figure 108140285-A0101-12-0069-4
[表3]
Figure 108140285-A0101-12-0070-5
[表4]
Figure 108140285-A0101-12-0071-6
已使用特定之樣態對本發明詳細地進行了說明,但對業者而言,明確知道,可在不脫離本發明之意圖及範圍之情況下進行各種變更及變形。再者,本申請案基於2018年11月6日提出申請之日本專利申請案(特願2018-209024)、及2018年11月6日提出申請之日本專利申請案(特願2018-209025),藉由引用而援用其整體。

Claims (8)

  1. 一種伸縮加工絲,其包含複絲,該複絲包含在纖維軸方向上具有線圈狀之捲縮形態之纖維,上述纖維中之捲縮之線圈直徑分佈具有2個以上之群,線圈直徑之最大之群平均值與最小之群平均值之比(最大之群平均值/最小之群平均值)未滿3.00,且構成複絲之纖維之剖面為偏心芯鞘剖面。
  2. 如請求項1之伸縮加工絲,其中,線圈直徑之最小之群平均值之群中所包含之纖維之根數為構成複絲之纖維之總根數之20%以上。
  3. 如請求項1或2之伸縮加工絲,其中,構成複絲之纖維之平均直徑為15μm以下。
  4. 如請求項1至3中任一項之伸縮加工絲,其伸長能量為1.5μJ/dtex以上。
  5. 一種纖維製品,其至少一部分包含請求項1至4中任一項之伸縮加工絲。
  6. 一種複合紡嘴,其係用以吐出包含第1成分聚合物及第2成分聚合物之複合聚合物流者,
    上述複合紡嘴包含:計量板,其具有計量各聚合物成分之數個計量孔;1片以上之分配板,其穿設有用以分配各聚合物成分之分配孔;以及吐出板;
    於上述分配板之聚合物紡出路徑方向之下游側最下層,穿設有由數個第2成分聚合物分配孔包圍半圓狀排列之數個第1成分聚合物分配孔而形成之聚合物分配孔群,
    上述聚合物分配孔群中之第2成分聚合物分配孔之至少一部分係以 半圓周狀排列配置於半圓狀排列之數個第1成分聚合物分配孔之圓周部之外側。
  7. 如請求項6之複合紡嘴,其中,上述聚合物分配孔群中之第2成分聚合物分配孔之總孔數Ht與其中之以半圓周狀排列配置於半圓狀排列之數個第1成分聚合物分配孔之圓周部之外側之第2成分聚合物分配孔之孔數Ho係滿足下述式(1),
    1/16<Ho/Ht<1/4...式(1)。
  8. 一種複合纖維之製造方法,其使用請求項6或7之複合紡嘴。
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