TW202413753A - 聚醯胺異形剖面纖維、及包含芯鞘型複合絲的纖維 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種將衣料用途中的紡織物、編織物中所使用的異形剖面聚醯胺複絲用於衣料時，撥水性能優異、實用耐久性、染色堅牢度優異的紡織物或編織物。一種聚醯胺異形剖面纖維，為於單纖維的纖維橫剖面的外周存在多個槽部、且該槽部的入口角部的曲率半徑d、槽部深度H及纖維橫剖面的外接圓直徑D滿足下式（1）、下式（2）的異形剖面形狀，並且剛直非晶量為35%以上且55%以下。d/D≦0.030…式（1） 0.10≦（H/D）≦0.30…式（2）
Description
本發明是有關於一種衣料用途中所使用的異形剖面聚醯胺複絲。進而詳細而言，藉由在衣料中使用包含具有特定槽部的聚醯胺異形剖面纖維的複絲，可提供撥水性能優異、實用耐久性、染色堅牢度優異的紡織物或編織物。
聚醯胺或聚酯等合成纖維由於在機械、化學性質方面具有優異的特性，因此於衣料用途或產業用途中得到廣泛利用。
登山或徒步（trekking）、冬季運動等運動用途中，要求高的撥水性能、實用耐久性，進而需要洗滌堅牢度。
為了對纖維製品賦予撥水功能，通常於對纖維進行編織而製成布帛後，對纖維或纖維製品的表層實施能夠形成撥水皮膜的所謂的利用撥水劑進行處理而賦予撥水功能的撥水加工。
以形成優異的撥水皮膜為目標，除了對藥劑組成或使其牢固地定著的加工條件或製程方法等高次加工技術等進行了研究以外，亦對如下技術、即、藉由在作為基材的布帛形成特異的表面形態來物理性地提高撥水性能或其耐久性的、以所謂的蓮花效應（Lotus effect）為目標的纖維的異形剖面化的技術進行了研究。
例如，於專利文獻1中，提出了一種複合纖維，其具有於芯部交替地具有突起部與槽部的突起形狀、且具有所謂的齒輪型剖面。於專利文獻2中，提出了一種複合纖維，其具有於芯部具有槽部、且槽的寬幅部寬度為槽入口寬度的1.3倍以上的剖面。於專利文獻3中，提出了一種纖維，其於纖維表面具有20個以上的具有槽寬度的2倍以上的槽深度的槽。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：國際公開第2016-129467號
專利文獻2：日本專利特開2019-26944號公報
專利文獻3：日本專利特開2003-129327號公報
[發明所欲解決之課題]
於運動衣料用途中，由於穿戴時的動作激烈，因此紡織物或編織物會承受複雜的變形。另外，由於洗滌頻率亦變多，因此要求耐變形、摩擦或破裂的實用耐久性、維持功能性或不褪色的洗滌耐久性。
但是，專利文獻1或專利文獻2中記載的纖維成為包含如下聚醯胺纖維、即、於溶出去除鞘成分後具有齒輪型剖面、淚滴型狹縫剖面的聚醯胺纖維的布帛，雖然撥水性能及撥水性能的洗滌耐久性優異，但對於摩擦或破裂而言的實用耐久性差，亦發生因洗滌而引起的褪色。另外，專利文獻3中記載的纖維亦雖然藉由槽而顯現出撥水性能，但由於槽深，因此由於伴隨穿戴的摩擦或變形，由槽形成的突起部容易自根部剝離，對於摩擦而言的實用耐久性差，因洗滌而撥水性能的洗滌耐久性亦差，亦發生褪色。
本發明是解決所述問題的發明，其為一種撥水性能及撥水耐久性優異、耐破裂或摩擦的實用耐久性、洗滌染色堅牢度優異的聚醯胺異形剖面纖維以及可提供該聚醯胺異形剖面纖維的包含芯鞘型複合絲的纖維。
[解決課題之手段]
為了解決所述課題，本發明採用以下結構。
（1）一種聚醯胺異形剖面纖維，為於單纖維的纖維橫剖面的外周存在多個槽部、且該槽部的入口角部的曲率半徑d、槽部深度H及纖維橫剖面的外接圓直徑D滿足下式（1）、下式（2）的異形剖面形狀，並且剛直非晶量為35%以上且55%以下，
d/D≦0.030…式（1）
0.10≦（H/D）≦0.30…式（2）。
（2）一種包含芯鞘型複合絲的纖維，具有於鞘部配置有溶解於鹼或熱水的熱塑性聚合物、於芯部配置有聚醯胺聚合物的芯鞘型剖面形狀，芯部的剖面形狀為具有多個槽部、且所述槽部的入口角部的曲率半徑d、槽部深度H及芯部的剖面形狀的外接圓直徑D滿足下式（1）、下式（2）的異形剖面形狀，
d/D≦0.030…式（1）
0.10≦（H/D）≦0.30…式（2）
鞘部溶解去除前後的伸度、強度滿足下式（3）、下式（4），
鞘部溶解去除後的纖維伸度Ea/鞘部溶解去除前的纖維伸度Eb≦1.30…式（3）
鞘部溶解去除後的纖維強度Sa/鞘部溶解去除前的纖維強度Sb≧0.95…式（4）。
[發明的效果]
本發明的聚醯胺異形剖面纖維、及包含芯鞘型複合絲的纖維即便於施加了使用纖維製品時的伸長、彎曲摩擦等或苛刻的擦蹭的使用環境下，亦可提供撥水性能及撥水耐久性優異、耐破裂或摩擦的實用耐久性、洗滌染色堅牢度優異的紡織物或編織物。
以下，進而詳細地說明本發明。
本發明中所述的聚醯胺是包含所謂的烴基經由醯胺鍵連結於主鏈上而成的高分子量體的樹脂。
所述聚醯胺的製絲性、機械特性優異，主要較佳為聚己醯胺（尼龍6）、聚六亞甲己二醯胺（尼龍66）、聚十一烷醯胺（尼龍11）、聚五亞甲己二醯胺（尼龍56）、聚五亞甲癸二醯胺（尼龍510）、聚六亞甲癸二醯胺（尼龍610）等以及以該些為主要成分的共聚物，就難以凝膠化、製絲性良好的方面而言，進而佳為聚己醯胺（尼龍6）。
所述「主要」例如是指於聚己醯胺中，構成聚己醯胺的ε-己內醯胺單元為80莫耳%以上，進而佳為90莫耳%以上。作為其他成分，並無特別限定，例如可列舉構成聚十二烷醯胺、聚六亞甲己二醯胺、聚六亞甲壬二醯胺、聚六亞甲癸二醯胺、聚六亞甲十二烷醯胺、聚己二醯間苯二甲胺、聚六亞甲對苯二甲醯胺、聚六亞甲間苯二甲醯胺等的單體、即胺基羧酸、二羧酸、二胺等的單元。
通常，作為聚醯胺的消光劑，大多使用氧化鈦，於本發明的聚醯胺中，亦可包含氧化鈦作為消光劑。氧化鈦含量可於不阻礙本發明的效果的範圍內適宜設定，作為其較佳的範圍，為0重量%～2重量%。另外，於不阻礙本發明的效果的範圍內，除了包含所述氧化鈦以外，亦可包含各種添加劑。若對該添加劑進行例示，則可列舉錳化合物等穩定劑、耐熱劑、阻燃劑等。
將構成本發明的聚醯胺異形剖面纖維的單纖維及芯鞘型複合絲的芯部的剖面形狀例示於圖1的（a）～（c）。
該剖面形狀於外周形成有多個槽部。藉由該槽部，將空氣層取入水滴與纖維表面之間，藉此獲得撥水性能。進而，於進行撥水加工時，由於槽內部不會受到來自外部的擦蹭等，因此滲透至槽內部的撥水劑等不易脫落，因此顯現出撥水耐久性。較佳的槽部的個數為3個～16個。
槽部的形狀為該槽部的入口角部的曲率半徑d、槽部深度H及纖維橫剖面的外接圓直徑D滿足下式（1）、下式（2）的形狀。
d/D≦0.030…式（1）
0.10≦（H/D）≦0.30…式（2）
藉由將槽部的形狀設為所述規定範圍，呈現出作為紡織物或編織物而顯現出撥水性能的表面形態且抑制撥水劑的脫落，藉此即便於苛刻的使用環境下亦可顯現出優異的撥水耐久性。
該槽部的入口角部的曲率半徑d與纖維橫剖面的外接圓直徑D的比（以下，稱為d/D）為0.030以下。所謂槽部的入口角部，為聚醯胺異形剖面纖維的纖維橫剖面中的槽部的入口附近的銳角部分（參照圖2）。所謂纖維橫剖面的外接圓直徑D，為聚醯胺異形剖面纖維的纖維橫剖面中的外接圓直徑（圖1的（a）的D）。
藉由將d/D設為0.030以下，於水滴與纖維接觸時，水滴不易進入槽部，進而被取入的空氣以推升水滴的方式發揮作用，因此可維持空氣層，可保持撥水性能。若d/D超過0.030，則水滴容易侵入槽部，無法發揮結構性撥水性能。較佳為d/D為0.025以下。進而佳為d/D為0.022以下。
槽部深度H與纖維橫剖面的外接圓直徑D的比（以下，稱為H/D）為0.10以上且0.30以下。所謂槽部深度H，是聚醯胺異形剖面纖維的纖維橫剖面中的自外接圓至槽部底面為止的長度（圖1的（a）的H）。
藉由將H/D設為所述規定範圍，即便受到水滴的自重或水壓，水滴亦無法到達槽的深處，因此可維持撥水性能，可發揮撥水耐久性。再者，就水滴侵入的觀點而言，H/D越大越良好，於小於0.10的情況下，由於水的侵入而無法發揮結構性撥水性能，撥水耐久性降低。另一方面，於H/D超過0.30的情況下，由於形成槽部的突起部受到外力時的變形或破壞而無法維持槽部的形狀，撥水耐久性降低。較佳為H/D為0.12以上且小於0.28。進而佳為H/D為0.15以上且小於0.25。
本發明的聚醯胺異形剖面纖維的剛直非晶量為35%～55%。所謂剛直非晶量，為藉由實施例一項中說明的方法求出其量的非晶量，為於結晶與可動非晶的中間狀態下於玻璃轉移溫度（Tg）以上分子運動亦凍結、且於較Tg高的溫度下成為流動狀態的非晶。（例如，參照十時稔、「DSC（3）-高分子的玻璃轉移舉動篇-」、纖維學會誌、Vol. 65、No.10（2009））
藉由將剛直非晶量設為所述規定範圍，可取得耐破裂或摩擦的實用耐久性，獲得洗滌染色堅牢度優異的紡織物或編織物。於剛直非晶量小於35%的情況下，聚醯胺的配向並未充分推進，纖維強度不足而變得容易破裂，洗滌染色堅牢度差。於剛直非晶量超過55%的情況下，由於纖維結構整體的結晶量不足，因此纖維強度不足而容易破裂，洗滌染色堅牢度差。另外，纖維表面中的聚醯胺的配向推進，耐磨耗性差。較佳為剛直非晶量為38%～52%。
再者，根據專利文獻1的段落[0149]的記載，於尼龍6與共聚聚對苯二甲酸乙二酯（Polyethylene Terephthalate，PET）的芯鞘複合纖維中，由於鞘成分溶出前後的伸度變化率大而為1.48，因此認為難以對尼龍6施加應力，配向沒有推進，剛直非晶量變低而小於35%，洗滌染色堅牢度低。
本發明的聚醯胺異形剖面纖維可藉由如下方式而獲得：於高次加工步驟中，自於芯部配置有聚醯胺聚合物、於鞘部配置有溶解於鹼或熱水的熱塑性聚合物的具有芯鞘型剖面形狀的複合絲中，溶出去除鞘成分。而且，該芯部的剖面形狀與本發明的聚醯胺異形剖面纖維相同。
本發明的芯鞘型複合絲的鞘成分包含溶解於鹼或熱水的熱塑性聚合物，芯成分包含聚醯胺聚合物。
芯成分與鞘成分為相對於溶劑（鹼或熱水）的溶出速度比越大而越適宜的組合，溶出速度比較佳為10倍以上，可以3000倍以下的範圍為基準來選擇聚合物。更佳為溶出速度比為100倍以上，進而佳為1000倍以上。
作為鞘成分，例如自聚對苯二甲酸乙二酯及其共聚物、聚乳酸、聚醯胺的共聚物、聚苯乙烯及其共聚物、聚乙烯、聚乙烯醇等能夠進行熔融成形且較芯成分而言進一步顯示出易溶出性的聚合物中選擇。於通過同一模口的複合紡絲中，需要芯成分的聚醯胺於熔融紡絲條件下的耐熱性，鞘成分較佳為聚對苯二甲酸乙二酯及其共聚物或聚乳酸。
本發明的芯鞘型複合絲的芯部的剖面形狀為異形剖面，藉由形成尖銳的剖面，可顯現出高的撥水性能。但是，若為尖銳的剖面，則應力容易集中，對於衝擊或摩擦而言容易發白。因此，芯成分選定耐磨耗性高的聚醯胺。較佳的芯成分為聚己醯胺（尼龍6）、聚六亞甲己二醯胺（尼龍66）、聚十一烷醯胺（尼龍11）、聚五亞甲己二醯胺（尼龍56）、聚五亞甲癸二醯胺（尼龍510）、聚六亞甲癸二醯胺（尼龍610）。
於本發明的包含芯鞘型複合絲的纖維中，鞘部溶解去除前後的伸度變化（Ea/Eb）為鞘部溶解去除後的纖維伸度Ea/鞘部溶解去除前的纖維伸度Eb≦1.30。藉由將Ea/Eb設為所述規定範圍，成為洗滌染色堅牢度優異的紡織物或編織物。若Ea/Eb超過1.30，則洗滌染色堅牢度差。較佳的Ea/Eb為1.10以下。
另外，於本發明的包含芯鞘型複合絲的纖維中，鞘部溶解去除前後的強度變化（Sa/Sb）為鞘部溶解去除後的纖維強度Sa/鞘部溶解去除前的纖維強度Sb≧0.95。藉由將Sa/Sb設為所述規定範圍，成為具有耐破裂或摩擦的實用耐久性的紡織物或編織物。於Sa/Sb小於0.95的情況下，纖維強度不足而變得容易破裂，實用耐久性差。較佳的Sa/Sb為1.00以上。
接下來，具體說明本發明的聚醯胺異形剖面纖維的製造方法的一例。
本發明的聚醯胺異形剖面纖維可藉由如下方式而獲得：製造包含以聚醯胺聚合物為異形剖面形狀的芯成分、以溶解於鹼或熱水的熱塑性聚合物為鞘成分的芯鞘型複合絲的纖維，並於高級加工步驟中溶出去除鞘成分。
以下，對包含芯鞘型複合絲的纖維的製造方法、鞘成分的溶出去除方法進行說明。
圖3是表示較佳地用於包含芯鞘型複合絲的纖維的製造方法的製造裝置的一實施形態的圖。
此處，作為對本發明的包含芯鞘型複合絲的纖維進行製絲的方法，就提高生產性的觀點而言，適宜的是利用熔融紡絲進行的複合紡絲。藉由溶液紡絲等亦能夠獲得包含芯鞘型複合絲的纖維。
首先，分別將聚醯胺與易溶出性的熱塑性聚合物熔融，利用齒輪泵進行計量、輸送，最終自設置於複合紡絲模口1的噴出孔中擠出，形成各長絲。對於如此自複合紡絲模口1噴出的各長絲，如圖3所示，為了抑制模口的經時污染而利用吹出蒸汽的氣體供給裝置2、冷卻裝置3將噴出絲條冷卻固化至室溫。其後，利用供油裝置4賦予油劑，並且利用流體噴嘴裝置5將各長絲集束而形成複絲，於牽引輥6、延伸輥7中經延伸後，利用捲取裝置8進行捲取。
於本發明的聚醯胺異形剖面纖維、包含芯鞘型複合絲的纖維的製造中，所使用的聚醯胺樹脂碎屑的熔融黏度較佳為300泊（poise）～2000泊的範圍。測定方法於後述的實施例一項中說明。
作為芯成分的聚醯胺樹脂碎屑的熔融黏度越高，越容易受到紡絲線上的應力，聚醯胺的纖維結構形成越推進。藉由設為所述規定範圍，可取得所述剛直非晶量、伸度變化Ea/Eb、強度變化Sa/Sb。
另外，就製絲性的觀點而言，若聚醯胺樹脂碎屑的熔融黏度為1800泊以下，則可抑制紡絲時的熔融聚合物的擠出壓力及其經時的上升速度，可減小對生產設備的過剩負荷或延長模口的更換週期，從而確保生產性，因此更佳。
於本發明的聚醯胺異形剖面纖維、包含芯鞘型複合絲的纖維的製造中，所使用的易溶出性的熱塑性聚合物樹脂碎屑的熔融黏度較佳為300泊～1500泊的範圍。測定方法於後述的實施例一項中說明。
作為鞘成分的易溶出性的熱塑性聚合物樹脂碎屑的熔融黏度越低，越不易受到紡絲線上的應力，芯成分的聚醯胺的纖維結構形成越推進。藉由設為所述規定範圍，可取得所述剛直非晶量、伸度變化Ea/Eb、強度變化Sa/Sb。
於本發明的聚醯胺異形剖面纖維、包含芯鞘型複合絲的纖維的製造中，為了實現所期望的剛直非晶量，重要的是對延伸前的各聚合物成分的配向進行控制。就可於對複合紡絲後的噴出聚合物開始施加應力的固化點，對聚醯胺提高應力、或者減小與易溶出性的熱塑性聚合物的固化點差的方面而言，芯成分與鞘成分的熔點差雖亦取決於複合比或噴出量、比熱，但較佳為設為50℃以下。
於本發明的聚醯胺異形剖面纖維、包含芯鞘型複合絲的纖維的製造中，關於熔融溫度，較佳為於相對於聚醯胺、易溶出性聚合物的各熔點（Tm）高20℃的溫度（Tm+20℃）以上、且相對於Tm高95℃的溫度（Tm+95℃）以下的範圍內熔融。藉由設為所述規定範圍，從而成為適合於熔融紡絲的熔融黏度，因此能夠進行穩定的製絲。
於本發明的聚醯胺異形剖面纖維、包含芯鞘型複合絲的纖維的製造中，對芯鞘型複合絲進行紡絲時的芯成分與鞘成分的比率可以噴出量為基準以重量比計於芯/鞘比率為50/50～90/10的範圍內選擇。於該芯/鞘比率中，若提高芯比率，則就芯鞘型複合絲的生產性的觀點而言適宜。其中，作為於有效率且穩定地維持芯鞘型剖面及異型剖面的長期穩定性的同時可平衡良好地製造的範圍，芯/鞘比率更佳為70/30～90/10。
於本發明的聚醯胺異形剖面纖維的製造中，為了實現所期望的剛直非晶量，重要的是於對包含芯鞘型複合絲的纖維進行製絲時，對延伸前的作為芯部的聚醯胺的配向進行控制。即，使紡絲牽伸、冷卻的紡絲條件最佳化。
紡絲條件的紡絲牽伸為牽引輥速度與噴出線速度的比（以下，稱為牽伸比），較佳為控制為75～300。牽伸比越小，聚醯胺的配向越不易推進，因此剛直非晶量越低。另一方面，牽伸比越大，聚醯胺的配向越容易推進，但就製絲性的觀點而言，斷絲增加，生產性明顯降低，因此牽伸比較佳為300以下。若將牽伸比設為75以上，則聚醯胺的配向推進，可實現所期望的剛直非晶量，可抑制芯成分與鞘成分的聚合物的配向差，可減小伸度變化Ea/Eb、強度變化Sa/Sb。
紡絲條件的冷卻較佳為提高複合紡絲後的噴出聚合物的固化點，以效率良好地冷卻為宜。藉由提高固化點，促進紡絲中的配向，提高剛直非晶，並且減小芯成分與鞘成分的聚合物的固化點差而減小配向差，藉此可抑制伸度變化Ea/Eb、強度變化Sa/Sb。另外，藉由迅速使利用複合紡絲模口而形成的纖維剖面固化，可獲得所期望的異形剖面。
進入冷卻區域的噴出聚合物儘可能地使固化點接近冷卻區域上端。較佳為將自紡絲模口的下表面至冷卻裝置3的冷卻風吹出部的上端部為止的鉛垂方向距離LS（以下，稱為冷卻開始距離LS）設為30 mm～120 mm。
藉由將冷卻開始距離LS設為120 mm以下，提高固化點並促進紡絲中的配向，提高剛直非晶，並且減小芯成分與鞘成分的聚合物的固化點差而減小配向差，藉此可抑制伸度變化Ea/Eb、強度變化Sa/Sb。另外，藉由迅速使利用複合紡絲模口而形成的纖維剖面固化，可獲得所期望的異形剖面。冷卻開始距離LS為30 mm以上時，可使紡絲中的配向適度，促進延伸中的配向結晶化，取得強度。
另外，就那塞特（Nusselt）熱交換式冷卻方式的觀點而言，作為使固化點接近上端的有效的方法，較佳為加快冷卻風速度。其規定範圍雖亦取決於單絲纖度，但較佳為於冷卻區域下端面處於30 m/分鐘～50 m/分鐘的範圍。
藉由將冷卻風速度設為30 m/分鐘以上，聚合物的熱交換速度變快，固化點接近冷卻區域上端面。因此，芯成分與鞘成分的聚合物的固化點差變小，成為所期望的剛直非晶量。另一方面，就作業性的觀點而言，冷卻風速度較佳為50 m/分鐘以下。
另外，與所述同樣地，冷卻區域中的冷卻風溫度亦為熱交換中的重要因素，冷卻風溫度較佳為20℃以下。藉由將冷卻風溫度設為20℃以下，聚合物的熱交換速度變快，固化點接近冷卻區域上端面，因此可增大剛直非晶量。
本發明的聚醯胺異形剖面纖維藉由製成於至少一部分中具有所述包含芯鞘型複合絲的纖維的紡織物或編織物，並利用鹼或熱水將作為鞘成分的溶解於鹼或熱水的熱塑性聚合物溶出去除，從而可獲得於至少一部分中具有聚醯胺異形剖面纖維的紡織物或編織物。
所謂鞘成分的溶出去除，是指以鹼或熱水為溶劑，將鞘成分的99%以上溶出去除。此處所述的鹼可列舉氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀等，較佳為使用氫氧化鈉、氫氧化鉀等強鹼（pH值=10～14）。另外，溶出去除中的鹼濃度、溫度可任意地設定，例如於氫氧化鈉的情況下，較佳為利用1.0重量%～8.0重量%水溶液於80℃～100℃下進行處理。
[實施例]
A. 熔融黏度
關於樹脂碎屑試樣，將於孔徑1.0 mm、孔長10.00 mm、熔融溫度290℃、剪切速度1216 sec
-1的條件下利用毛細管流動測試儀（capillary flow tester）測定而得的值設為熔融黏度（泊）。
B. 剛直非晶量
纖維試樣的剛直非晶量是使用TA儀器（TA Instruments）公司製造的示差掃描熱量計Q1000作為測定機器來進行測定。
使用由示差掃描熱量（以下，DSC）測定獲得的熔解熱量ΔHm與冷結晶化熱量ΔHc的差（ΔHm-ΔHc）、由溫度調製DSC測定獲得的比熱差ΔCp、以及聚醯胺為100%結晶（完全結晶）時的理論值與聚醯胺為100%非晶（完全非晶）時的理論值。
此處，ΔHm0為聚醯胺（完全結晶）的熔解熱量。ΔCp0為聚醯胺（完全非晶）的玻璃轉移溫度（Tg）前後的比熱差。
基於下式，求出結晶化度Xc與可動非晶量Xma。根據Xc與Xma算出剛直非晶量Xra。
再者，剛直非晶量是根據對該些進行2次測定而得的平均值來算出。
Xc（%）=（ΔHm-ΔHc）/ΔHm0×100
Xma（%）=ΔCp/ΔCp0×100
Xra（%）=100-（Xc+Xma）。
C. 剖面形狀
對纖維試樣進行以下任一處理。
･使充分對齊的纖維試樣於銅板上所開設的直徑0.3 mm～1.0 mm左右的孔中滿孔通過，利用剃刀切斷銅板的表背面，製作纖維橫剖面；
或者
･利用環氧樹脂等包埋劑包埋纖維試樣，利用切片機進行切片而製作纖維橫剖面。
對於所獲得的纖維橫剖面，利用穿透式顯微鏡以可觀察到1根單絲的倍率進行觀察，隨機抽取3根，拍攝纖維橫剖面。
根據所拍攝到的各圖像，於同一圖像內對所有槽部，使用圖像處理軟體（WINROOF），以單位μm測定位於1個槽部的2個入口角部的曲率半徑d，求出平均值（d1、d2、…dn）。1根單絲的d是將d1、d2、…dn的平均值四捨五入至小數點第2位的值。
同樣地，以單位μm測定位於1個槽部的槽部深度H與單絲（芯成分）外接圓直徑D（H1、H2、…Hn，D1、D2、…Dn）。1根單絲的H及D是將測定值的平均值四捨五入至小數點第2位的值。
對於以上操作中抽取的單絲段（3根）的圖像，重覆使用各自的值（d、H、D）的單純的數平均值，求出各自的值（d/D、H/D）。
D. 總纖度
（a）包含芯鞘型複合絲的纖維
對於纖維試樣，於1.125 m/周的檢尺器上，以1/30 cN×顯示分特（dtex）的張力旋轉200次，製作環狀絞紗，利用熱風乾燥機乾燥後（105±2℃×60分鐘），利用天平秤量絞紗的質量，根據乘以公定回潮率而得的值算出纖度。再者，尼龍6的公定回潮率是設為4.5%。
（b）聚醯胺異形剖面纖維
將芯鞘型複合絲的鞘成分的99%以上去除後，利用熱風乾燥機乾燥後（105±2℃×60分鐘），利用天平秤量絞紗的質量，根據乘以公定回潮率而得的值算出纖度。再者，尼龍6的公定回潮率是設為4.5%。
E. 強度、伸度
依據日本工業標準（Japanese Industrial Standards，JIS）L1013（2021）拉伸強度及伸長率對纖維試樣進行測定，描繪拉伸強度-伸長度曲線。
作為試驗條件，以試驗機的種類為定速伸長形、握持間隔50 cm、拉伸速度50 cm/分鐘進行。再者，於切斷時的拉伸強度小於最高強度的情況下，對最高拉伸強度及此時的伸長度進行測定。
伸度、強度是利用下式求出。
伸度=切斷時的伸長（%）
強度=切斷時的拉伸強度（cN）/總纖度（dtex）。
F. 伸度變化Ea/Eb、強度變化Sa/Sb
將實施例、比較例的於各紡絲條件下採集的包含芯鞘型複合絲的纖維放置於1.125 m/周的檢尺器上，旋轉10次拆下絞紗，利用充滿了溶解鞘成分的溶劑的溶出浴（浴比100）將鞘成分的99%以上去除後，如所述E項般測定伸度、強度。將溶出後的強度Sa或伸度Ea除以溶出前的強度Sb或伸度Eb而得的值設為伸度變化Ea/Eb、強度變化Sa/Sb。
此處，藉由在加溫至95℃的6.0重量%氫氧化鈉水溶液中浸漬30分鐘，來去除鞘成分。
G. 布帛評價
（a）撥水性能
對於藉由與實施例1相同的製法而製作的紡織物，以成為20 cm×20 cm的樣品尺寸的方式切出10片，準備布帛樣品。對於各樣品，於中央描繪直徑11.2 cm的圓，以該圓的面積擴大80%的方式擴展，安裝於撥水度試驗（JIS L1092）中使用的試驗片保持框，進行噴霧試驗（JIS L1092（2020）「纖維製品的防水性試驗方法」），進行級別判定，將10個樣品的級別判定結果的平均值設為撥水性能。
S：4級以上
A：3級以上
B：小於3級
C：2級以下
將三級以上設為合格。
（b）撥水加工的洗滌耐久性
關於藉由與實施例1相同的製法而製作的紡織物的洗滌方法，使用JIS L1930（2014）「纖維製品的家庭洗滌試驗方法」中記載的C4M法。以洗滌次數為0次、50次進行評價。再者，撥水性能按照所述G項（a）進行。
S：4級以上
A：3級以上
B：小於3級
C：2級以下
於洗滌次數50次的級別判定中，將三級以上設為合格。
（c）撕裂強力
對於藉由與實施例1相同的製法而製作的紡織物，依據JIS L1096（2020）「紡織物及編織物的布料試驗方法」（8.17 A法），測定橫向上的任意3個部位的撕裂強度，測定其平均值。
S：4.5 N以上
A：4.1 N以上且小於4.5 N
B：3.7 N以上且小於4.1 N
C：小於3.7 N
以4階段進行評價，將S與A設為合格。
（d）耐磨耗性
關於磨耗方法，使用JIS L1076（2012）「紡織物及編織物的起球試驗方法」中記載的外觀保持形試驗機，將上部保持器底面積設定為約13平方厘米、將摩擦次數設定為90 rpm、將按壓載荷設定為7.36 N，於上部保持器及下部摩擦板上固定藉由與實施例1相同的製法而製作的紡織物，磨耗10分鐘。磨耗後，利用基恩士（Keyence）（股）公司製造的顯微鏡VHX-2000以50倍對放置於上部保持器的紡織物的單纖維的原纖化的狀況進行觀察。
此時，對磨耗處理前後的紡織物表面變化進行確認，對原纖化的狀況以3階段進行評價。將於處理前後紡織物表面整體發生原纖化的情況設為不可並設為「C」，將於一部分確認到發生原纖化的情況設為可並設為「B」，將沒有確認到發生原纖化的情況設為良並設為「A」。
（e）洗滌染色堅牢度
對於藉由與實施例1相同的製法而製作的紡織物，依據JIS L0844（2011）「針對洗滌的染色堅牢度試驗方法」A-1法來實施。
S：4級以上
A：3級以上
B：小於3級
C：2級以下
將變色褪色3級以上設為合格。
〔實施例1〕
對作為芯成分的聚醯胺聚合物的熔融黏度為1500泊、熔點225℃、不含氧化鈦的尼龍6（N6）碎屑，利用常規方法以水分率成為0.03質量%以下的方式進行乾燥。
對作為鞘成分的熱塑性聚合物的熔融黏度為850泊、熔點為260℃、不含氧化鈦的聚對苯二甲酸乙二酯（PET）碎屑，利用常規方法以水分率成為0.015質量%以下的方式進行乾燥。
使所獲得的N6碎屑與PET碎屑於290℃下分別熔融，將芯：鞘重量比設為80：20，自複合紡絲模口（孔徑0.22 mm、72孔）以成為圖1的（b）的剖面的方式噴出（噴出量44.4 g/分鐘）。
紡絲是使用圖3所示的態樣的複合紡絲機進行紡絲。
使自複合紡絲模口1噴出的各長絲通過以冷卻開始距離LS 100 mm、冷卻風溫度18℃、冷卻風速度35 m/分鐘吹出冷卻整流風的環狀的冷卻裝置3，將絲條冷卻固化至室溫。
其後，於自紡絲模口的下表面起的供油位置Lg為1000 mm的位置賦予油劑，並且將各長絲集束，形成複絲，利用流體噴嘴裝置5賦予收斂性。收斂性賦予是藉由在流體噴嘴裝置5內對移行絲條噴射高壓空氣來進行。
其後，以牽伸比100且於牽引輥6與延伸輥7之間以延伸倍率2.2倍進行延伸，利用捲取裝置8進行捲取，獲得66 dtex、36長絲的包含芯鞘型複合絲的纖維。
將所獲得的包含芯鞘型複合絲的纖維用於經絲與緯絲，以經密度188根/2.54 cm、緯密度155根/2.54 cm、平組織進行織造。
對所獲得的生機，於以下（a）～（g）條件下實施染色、撥水加工，獲得經密度200根/2.54 cm、緯密度160根/2.54 cm的紡織物。
（a）精煉：諾依根（Noigen）WS 5 ml/L、氫氧化鈉5 g/L、浴比1：50、95℃×60分鐘
（b）中間設置：180℃×1分鐘
（c）溶解去除處理（鞘成分的溶出）：6.0重量%氫氧化鈉水溶液、95℃×30分鐘
（d）染色：酸性染料（尼龍山藍（Nylosan Blue）-GFL167%（山德士（Sandoz）公司製造））1.0%owf、98℃×60分鐘
（e）固著處理：合成單寧（尼龍非庫斯（Nylonfix）501 染化（Senka）公司製造）3 g/l、80℃×20分鐘
（f）精加工設置：200℃×1分鐘
（g）撥水加工：將作為對象的紡織物浸漬於將耐奧西德（Neoseed）NR-158（日華化學公司製造）5.0重量%、貝卡明（Beckamine）M-3（迪愛生（DIC）公司製造）0.3重量%、卡塔李斯特（Catalyst）ACX（迪愛生（DIC）公司製造）0.3重量%、異丙醇1重量%、水93.5重量%混合而成的處理液中，利用軋液機以軋榨率60%進行軋液後，以130℃×1分鐘進行乾燥，並以170℃×35秒進行硬化（curing），獲得撥水加工布帛樣品。再者，於溶出後的纖維為尼龍的情況下，進行固色（fix）處理。固色處理是以5%owf使用尼龍非庫斯（Nylonfix）501（染化（Senka）公司製造），以反應條件為80℃×30分鐘、浴比布料：水為1：20進行。
將對使用所獲得的聚醯胺異形剖面纖維的紡織物進行評價的結果示於表1中。
〔實施例2〕〔比較例1〕〔比較例4〕
將紡絲條件的牽伸比如表1中所記載般變更，並變更剛直非晶量，除此以外，藉由與實施例1相同的方法，獲得66 dtex、36長絲的包含芯鞘型複合絲的纖維，獲得紡織物。將評價結果示於表1中。
[表1]
[表1]
| 實施例1 | 實施例2 | 比較例1 | 比較例4 | ||
| 構成 聚合物 | 芯聚醯胺 | N6 | N6 | N6 | N6 |
| 芯聚醯胺熔融黏度（泊） | 1500 | 1500 | 1500 | 1500 | |
| 鞘聚合物 | PET | PET | PET | PET | |
| 鞘聚合物熔融黏度（泊） | 850 | 850 | 850 | 850 | |
| 熔點差（℃） | 35 | 35 | 35 | 35 | |
| 紡絲條件 | 牽伸比 | 100 | 200 | 60 | 350 |
| 冷卻風速度（m/分鐘） | 35 | 35 | 35 | 35 | |
| 冷卻開始距離LS（mm） | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| 溶出前 纖維物性 | 單絲纖度（dtex） | 1.83 | 1.83 | 1.83 | 1.83 |
| 總纖度（dtex） | 66 | 66 | 66 | 66 | |
| 伸度（%） | 45.0 | 44.0 | 40.0 | 41.0 | |
| 強度（cN/dtex） | 4.7 | 4.4 | 5.0 | 4.3 | |
| 溶出後 纖維物性 | 單絲纖度（dtex） | 1.47 | 1.47 | 1.47 | 1.47 |
| 總纖度（dtex） | 53 | 53 | 53 | 53 | |
| d/D | 0.015 | 0.015 | 0.015 | 0.015 | |
| H/D | 0.16 | 0.16 | 0.16 | 0.16 | |
| 伸度（%） | 42.0 | 45.0 | 53.0 | 56.0 | |
| 強度（cN/dtex） | 4.9 | 4.3 | 4.2 | 3.9 | |
| 剛直非晶量（%） | 45 | 40 | 33 | 58 | |
| 伸度變化Ea/Eb | 0.93 | 1.02 | 1.33 | 1.37 | |
| 強度變化Sa/Sb | 1.04 | 0.98 | 0.84 | 0.91 | |
| 布帛評價 | 撥水性能 洗滌0次 | S | S | S | S |
| 撥水性能 洗滌50次 | S | S | S | S | |
| 撕裂強力 | S | A | C | B | |
| 耐磨耗性 | A | A | A | B | |
| 染色堅牢度 | S | S | B | C |
〔實施例3〕〔比較例2〕
將冷卻風速度如表2中所記載般變更，並變更包含剛直非晶量在內的纖維物性，除此以外，藉由與實施例1相同的方法，獲得66 dtex、36長絲的包含芯鞘型複合絲的纖維，獲得紡織物。將評價結果示於表2中。
〔實施例4〕〔比較例3〕
將冷卻開始距離LS如表2中所記載般變更，並變更包含剛直非晶量在內的纖維物性，除此以外，藉由與實施例1相同的方法，獲得66 dtex、36長絲的包含芯鞘型複合絲的纖維，獲得紡織物。將評價結果示於表2中。
[表2]
[表2]
| 實施例3 | 實施例4 | 比較例2 | 比較例3 | ||
| 構成 聚合物 | 芯聚醯胺 | N6 | N6 | N6 | N6 |
| 芯聚醯胺熔融黏度（泊） | 1500 | 1500 | 1500 | 1500 | |
| 鞘聚合物 | PET | PET | PET | PET | |
| 鞘聚合物熔融黏度（泊） | 850 | 850 | 850 | 850 | |
| 熔點差（℃） | 35 | 35 | 35 | 35 | |
| 紡絲條件 | 牽伸比 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 冷卻風速度（m/分鐘） | 45 | 35 | 25 | 35 | |
| 冷卻開始距離LS（mm） | 100 | 40 | 100 | 140 | |
| 溶出前 纖維物性 | 單絲纖度（dtex） | 1.83 | 1.83 | 1.83 | 1.83 |
| 總纖度（dtex） | 66 | 66 | 66 | 66 | |
| 伸度（%） | 43.0 | 42.0 | 42.0 | 41.0 | |
| 強度（cN/dtex） | 4.5 | 4.3 | 4.8 | 4.5 | |
| 溶出後 纖維物性 | 單絲纖度（dtex） | 1.47 | 1.47 | 1.47 | 1.47 |
| 總纖度（dtex） | 53 | 53 | 53 | 53 | |
| d/D | 0.012 | 0.010 | 0.020 | 0.023 | |
| H/D | 0.19 | 0.21 | 0.12 | 0.27 | |
| 伸度（%） | 45.0 | 40.0 | 57.0 | 57.0 | |
| 強度（cN/dtex） | 4.4 | 4.6 | 4.4 | 3.9 | |
| 剛直非晶量（%） | 48 | 46 | 34 | 32 | |
| 伸度變化Ea/Eb | 1.05 | 0.95 | 1.36 | 1.39 | |
| 強度變化Sa/Sb | 0.98 | 1.07 | 0.92 | 0.87 | |
| 布帛評價 | 撥水性能 洗滌0次 | S | S | S | A |
| 撥水性能 洗滌50次 | S | S | A | A | |
| 撕裂強力 | A | S | B | B | |
| 耐磨耗性 | A | A | A | A | |
| 染色堅牢度 | S | S | C | C |
〔實施例5〕
作為鞘成分的熱塑性聚合物，變更為將5-鈉磺基間苯二甲酸8.0莫耳%及分子量1000的聚乙二醇10重量%共聚而成的共聚PET碎屑（熔融黏度750泊、熔點240℃），除此以外，藉由與實施例1相同的方法，獲得66 dtex、36長絲的包含芯鞘型複合絲的纖維，獲得紡織物。將評價結果示於表3中。
〔實施例6〕〔實施例7〕
將芯成分的聚醯胺聚合物如表3中所記載般變更為N66碎屑（熔融黏度550泊、熔點265℃）、N610碎屑（熔融黏度570泊、熔點225℃），將噴出量變更為48.4 g/分鐘、將延伸倍率變更為2.4倍，除此以外，藉由與實施例1相同的方法，獲得66 dtex、36長絲的包含芯鞘型複合絲的纖維，獲得紡織物。將評價結果示於表3中。
〔比較例5〕
作為芯成分的聚醯胺聚合物，設為熔融黏度為1200泊、熔點225℃、不含氧化鈦的N6碎屑，作為鞘成分的熱塑性聚合物，設為將5-鈉磺基間苯二甲酸8.0莫耳%及分子量1000的聚乙二醇10重量%共聚而成的共聚PET碎屑（熔融黏度450泊、熔點240℃），於270℃下分別熔融，將芯：鞘重量比設為8：2，自複合紡絲模口（孔徑0.3 mm、24孔）以成為圖1的（b）的剖面的方式噴出（噴出量29.4 g/分鐘）。將熔融噴出後的絲條冷卻固化後賦予油劑，以紡絲速度1200 m/分鐘進行捲取，藉此獲得未延伸纖維。進而，將未延伸纖維於加熱至90℃與130℃的輥間進行2.92倍延伸（延伸速度800 m/分鐘），獲得84 dtex、24長絲的包含芯鞘型複合絲的纖維，獲得紡織物。將評價結果示於表3中。
[表3]
[表3]
| 實施例5 | 實施例6 | 實施例7 | 比較例5 | ||
| 構成 聚合物 | 芯聚醯胺 | N6 | N66 | N610 | N6 |
| 芯聚醯胺熔融黏度（泊） | 1500 | 550 | 570 | 1200 | |
| 鞘聚合物 | 共聚PET | PET | PET | 共聚PET | |
| 鞘聚合物熔融黏度（泊） | 750 | 850 | 850 | 450 | |
| 熔點差（℃） | 15 | 5 | 35 | 15 | |
| 紡絲條件 | 牽伸比 | 100 | 100 | 100 | 71 |
| 冷卻風速度（m/分鐘） | 35 | 35 | 35 | 35 | |
| 冷卻開始距離LS（mm） | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| 溶出前 纖維物性 | 單絲纖度（dtex） | 1.83 | 1.83 | 1.83 | 3.50 |
| 總纖度（dtex） | 66 | 66 | 66 | 84 | |
| 伸度（%） | 45.0 | 48.0 | 46.0 | 41.0 | |
| 強度（cN/dtex） | 4.3 | 4.4 | 4.6 | 4.5 | |
| 溶出後 纖維物性 | 單絲纖度（dtex） | 1.47 | 1.47 | 1.47 | 2.80 |
| 總纖度（dtex） | 53 | 53 | 53 | 68 | |
| d/D | 0.008 | 0.022 | 0.021 | 0.016 | |
| H/D | 0.15 | 0.20 | 0.19 | 0.19 | |
| 伸度（%） | 48.0 | 49.5 | 49.0 | 47.0 | |
| 強度（cN/dtex） | 4.1 | 4.3 | 4.4 | 3.8 | |
| 剛直非晶量（%） | 38 | 40 | 42 | 34 | |
| 伸度變化Ea/Eb | 1.07 | 1.03 | 1.07 | 1.15 | |
| 強度變化Sa/Sb | 0.95 | 0.98 | 0.96 | 0.84 | |
| 布帛評價 | 撥水性能 洗滌0次 | S | S | S | S |
| 撥水性能 洗滌50次 | S | S | S | S | |
| 撕裂強力 | A | A | A | C | |
| 耐磨耗性 | A | A | A | A | |
| 染色堅牢度 | S | S | S | A |
1:複合紡絲模口
2:氣體供給裝置
3:冷卻裝置
4:供油裝置
5:流體噴嘴裝置
6:牽引輥
7:延伸輥
8:捲取裝置
LS:冷卻開始距離
Lg:供油位置
d:槽部的入口角部的曲率半徑
D:纖維橫剖面的外接圓直徑
H:槽部深度
圖1的（a）～圖1的（c）是用於說明本發明的聚醯胺異形剖面纖維的剖面圖。（a）是聚醯胺異形剖面纖維的單絲的剖面圖，示出外接圓直徑D、槽部深度H。（b）、（c）是本發明的芯鞘型複合絲的一實施剖面態樣，（b）中僅於聚醯胺異形剖面纖維中的槽部配置有鞘聚合物，（c）包含聚醯胺異形剖面纖維的槽部且以覆蓋芯聚合物整體的方式配置有鞘聚合物。
圖2是用於說明本發明的聚醯胺異形剖面纖維的槽部的入口角部的曲率半徑d的示意圖。
圖3是可較佳地用於本發明的芯鞘型複合絲的製造方法的製造裝置的一實施方式的示意圖。
D:纖維橫剖面的外接圓直徑/芯部的剖面形狀的外接圓直徑/外接圓直徑
H:槽部深度
Claims (2)
- 一種聚醯胺異形剖面纖維，為於單纖維的纖維橫剖面的外周存在多個槽部、且 所述槽部的入口角部的曲率半徑d、槽部深度H及纖維橫剖面的外接圓直徑D滿足下式（1）、下式（2）的異形剖面形狀，並且 剛直非晶量為35%以上且55%以下， d/D≦0.030…式（1） 0.10≦（H/D）≦0.30…式（2）。
- 一種包含芯鞘型複合絲的纖維，具有於鞘部配置有溶解於鹼或熱水的熱塑性聚合物、於芯部配置有聚醯胺聚合物的芯鞘型剖面形狀， 芯部的剖面形狀為具有多個槽部、且所述槽部的入口角部的曲率半徑d、槽部深度H及芯部的剖面形狀的外接圓直徑D滿足下式（1）、下式（2）的異形剖面形狀， d/D≦0.030…式（1） 0.10≦（H/D）≦0.30…式（2） 鞘部溶解去除前後的伸度、強度滿足下式（3）、下式（4）， 鞘部溶解去除後的纖維伸度Ea/鞘部溶解去除前的纖維伸度Eb≦1.30…式（3） 鞘部溶解去除後的纖維強度Sa/鞘部溶解去除前的纖維強度Sb≧0.95…式（4）。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022-086567 | 2022-05-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202413753A true TW202413753A (zh) | 2024-04-01 |
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