TWI709674B - 芯鞘複合纖維及切割薄膜纖維（slit fibre）以及彼等纖維之製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之芯鞘複合纖維，其特徵為：在包含兩種聚合物的芯鞘複合纖維中，該芯成分具有突起形狀，該突起形狀在垂直於纖維軸之方向的剖面上交互地具有突起部與溝槽部；該突起形狀在纖維軸方向上連續形成，該突起部的高度(H)、突起部前端的寬度(WA)及底面的寬度(WB)同時滿足下式：1.0≦H/(WA)1/2≦3.0．．．(1)
0.7≦WB/WA≦3.0．．．(2)
本發明提供一種切割薄膜纖維(slit fibre)，其突起部獨立，可大幅抑制切口形狀的崩塌，並可藉由纖維表層的切口而高耐久性地顯現各種特徵。

Description

芯鞘複合纖維及切割薄膜纖維(slit fibre)以及彼等纖維之製造方法
本發明係關於一種包含兩種聚合物的芯鞘複合纖維，並關於一種即使芯成分具有特殊的剖面形態，其高階加工的製程通過性及耐磨耗性亦優異，而適合於訴求穿著舒適性之衣料用紡織品的纖維。
使用聚酯或聚醯胺等熱塑性聚合物的纖維，其力學特性及尺寸穩定性優異。因此，不僅衣料用途，其亦廣泛應用於室內裝飾、車輛內部裝潢及產業用途等，在產業上的價值極高。
然而，在追求舒適性及便利性的現今，纖維材料的要求特性亦呈現多樣化，而具有無法以包含既有聚合物的單纖維進行對應的情況。對於此要求，從頭設計聚合物會存在成本上及時間上的課題，而具有選擇應用具備多種聚合物之特性的複合纖維的情況。於複合纖維中以其他成分被覆主要成分等，便可賦予以單一纖維所無法達成的特性。因此，包含其形狀在內，複合纖維存在各式各樣的形態，已有人提出對應於使用該纖維之用途的各種技術。
複合纖維之中，以鞘成分被覆芯成分為特徵的芯鞘複合纖維，亦大多係訴求賦予其下述特徵的使用方法：單一纖維無法達成的手感、膨鬆性等的感受性效果，以及強度、彈性係數、耐磨耗性等的力學特性。又，只要應用該芯鞘複合纖維，則亦可得到具有單一纖維用紡嘴難以得到之特殊剖面形態的纖維。通常，在將聚酯或聚醯胺等聚合物進行熔融紡絲的情況下，從紡嘴所吐出的聚合物，表面張力在其冷卻過程中強力地發揮作用，而使纖維剖面接近更穩定的圓剖面，故難以得到具有高度異形剖面的纖維。另一方面，具有特殊剖面的纖維，可顯現圓剖面的纖維所無法得到的特殊手感，以及增加與被覆纖維之其他樹脂的接觸面積等，而能夠以相同的聚合物製造具有各種功能的纖維，因此芯鞘複合纖維變成開發纖維的方向之一。
作為關於具有特殊剖面之纖維的例子，專利文獻1及專利文獻2中提出了一種關於纖維的技術，其應用芯鞘複合纖維，在纖維軸方向上形成連續的切口狀溝槽。
在專利文獻1中提出一種纖維，其藉由在纖維表層上使切口形成，在相較於一般具有圓剖面的纖維之下，可增加與空氣的接觸面積，且其係以具有除臭功能的磷酸鹽等聚合物所形成，藉此使得除臭功能優異。
專利文獻1除了使用具有除臭功能的熱塑性聚合物以外，亦在纖維表層配置20個以上其深度為溝槽寬度2倍以上的切口，藉此增加纖維之單位重量的表面積(比表面積)，以期待提高除臭功能的效果。
然而，專利文獻1係以提高比表面積為重點，故形成大量到達纖維內層的深溝槽切口。因此，其可能在可維持切口的初期具有優異的性能。然而，在作為承受摩擦或重複複雜變形的衣料用紡織品使用的情況下，大量設置該深溝槽的切口成為課題。亦即，專利文獻1中，其使切口形狀為深溝槽，再者，未考量到要作成為突起部對於摩擦等具有耐久性的形狀，故具有下述情況：形成於纖維表層的突起部因摩擦等而從根部剝離，剝離之突起部變成細微的絨毛狀態，而使觸感或顯色性變差的情況，或更甚者，藉由切口所顯現出的除臭功能可能隨著時間變化而大幅降低。
專利文獻2提出一種纖維，其為了顯現出優異的摩擦接觸性能及研磨性能，而在纖維表層形成大量細微的切口，以訴求尖銳-多重刮除效果(sharp multi-shaving effec)及內部包覆效果。
專利文獻2係在外觀上具有與一般纖維同等纖維直徑的纖維上形成大量細微的切口，而可確保纖維強度等力學特性，並顯現出與使用以往之極細纖維的擦拭布同等以上的性能。
然而，與專利文獻1相同地，在專利文獻2中亦配置成楔形的切口深入纖維內層的態樣。因此，在重複施加摩擦的情況下，切口變得容易剝離，其雖可適用於以丟棄為前提的擦拭布等，但若重複使用，還是會因突起部的剝離引起絨毛的產生或脫落，而具有拂拭性能亦降低的傾向。又，極難應用於實際使用中承受摩擦或重複變形較多的衣料用紡織品。
在專利文獻1及專利文獻2所提出的技術中，其係以纖維的比表面積為訴求點，雖可限制一定的用途及使用條件而加以應用，但難以應用於下述用途：承受衣料或產業材料的一般用途中假定的摩擦、磨耗或重複變形。特別是重視手感、觸感及顯色性的衣料用紡織品，其大多不適用。
另一方面，專利文獻3及專利文獻4揭示了一種纖維，其以切口形狀交織的手感及顯色性為訴求點，具有針對衣料用紡織品而設計的切口形狀。
在專利文獻3及專利文獻4中提出了一種技術，其於纖維表層存在大量具有深度2μm以上的切口，以形成具有與天然蠶絲纖維相同的絲鳴感(scrooping feeling)且可顯現出深色調的纖維。
專利文獻3及專利文獻4係藉由設置具有溝槽寬度之2倍以上深度的切口，使切口可因搓揉或壓縮方向的變形而移動，並藉由提高纖維間的摩擦而可顯現絲鳴感。又，其記載了纖維表層的細微切口可抑制纖維表層上光的擴散，而顯現出深色調。
然而，雖以衣料用紡織品為目的，但專利文獻3及專利文獻4亦難以說是考量到重複施加較高應力的高階加工，而形成具有磨耗耐久性以及重複使用時之耐久性的切口形狀的技術。亦即，就具有特殊剖面的芯鞘複合纖維來說，具有下述情況：鞘成分因導紗器與梭子的摩擦而剝離，或在溶出鞘成分時布料於處理浴中受到複雜的變形，而導致切口被破壞，手感或顯色性降 低。又，如此在高階加工中已疲勞的切口之突起部，在實際使用時容易剝離，而產生細微的毛球。因此，在磨耗較多的部分，會變成是粗糙觸感之不良肌膚觸感，而大幅損及布料的品質。此外，專利文獻3及專利文獻4所訴求的深色調，可能因絨毛引起的光線擴散，部分變白濁等而大幅受損。如此，在以往提出的切割薄膜纖維(slit fibre)中，大多未考量高階加工時或實際使用上的耐久性，而在實際使用方面仍有課題存在。因此，尋求一種已解決該等技術課題的特殊剖面纖維及芯鞘複合纖維，該特殊剖面纖維係表層具有複數個切口形狀，該芯鞘複合纖維係用以提高生產性的高階加工通過性等優異。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1 日本特開2004-339616號公報(申請專利範圍、第4頁)
專利文獻2 日本特開2008-7902號公報(申請專利範圍、第5頁、第6頁)
專利文獻3 日本特開2004-52161號公報(申請專利範圍、第1~4頁)
專利文獻4 日本特開2004-308021號公報(申請專利範圍、第1~4頁)
本發明係關於一種解決以往技術之課題的切割薄膜纖維及用以製造該纖維的芯鞘複合纖維。本發明之纖維，可作為衣料用紡織品而顯現出特殊的手感及色調，同時可控制纖維表面的特性，因此在尋求手感及舒適性的現今，其成為要求較高的高功能紡織品。再者，其具有於纖維表層具備大量切口的特殊剖面，耐磨耗性等的力學特性及耐久性優異，故不受使用條件及用途限制，在形成衣料用紡織品的情況下，可期待在內衣至外衣的廣泛領域中的發展。
上述課題可藉由以下方法而達成。
(1)一種芯鞘複合纖維，其特徵為：在包含兩種聚合物的芯鞘複合纖維中，該芯成分具有突起形狀，該突起形狀在垂直於纖維軸之方向的剖面上交互地具有突起部與溝槽部；該突起形狀在纖維軸方向上連續形成，該突起部的高度(H)、突起部前端的寬度(WA)及底面的寬度(WB)同時滿足下式：1.0≦H/(WA)1/2≦3.0．．．(1)
0.7≦WB/WA≦3.0．．．(2)。
(2)如(1)之芯鞘複合纖維，其中芯成分之突起部前端的寬度(WA)與相鄰突起部前端之間的距離(PA)滿足下式：0.1≦WA/PA≦0.9．．．(3)。
(3)如(1)或(2)之芯鞘複合纖維，其在垂直於芯鞘複合纖維之纖維軸的方向的剖面中，芯成分的面積比例為70%以上90%以下。
(4)如(1)至(3)中任一項之芯鞘複合纖維，其中芯成分係由難溶出成分所構成，鞘成分係由易溶出成分所構成，芯成分聚合物與鞘成分聚合物的溶出速度比(鞘/芯)為100以上。
(5)如(1)至(4)中任一項之芯鞘複合纖維，其中芯成分包含含有0.1重量%至10.0重量%之無機粒子的聚合物。
(6)一種切割薄膜纖維，其特徵為：在從如(3)之芯鞘複合纖維去除鞘成分的纖維軸方向上具有連續的切口。
(7)一種切割薄膜纖維，其特徵為：其具有突起形狀，該突起形狀在垂直於纖維軸之方向的剖面上交互地具有突起部與溝槽部；該突起形狀在纖維軸方向上連續形成，該突起部的高度(HT)、突起部前端的寬度(WAT)及底面的寬度(WBT)同時滿足下式：1.0≦HT/(WAT)1/2≦3.0．．．(4)
0.7≦WBT/WAT≦3.0．．．(5)。
(8)如(7)之切割薄膜纖維，其中關於突起部，垂直於纖維軸之方向的剖面中相鄰之突起部前端之間的距離(切口寬度(WC))的變異值(CV%)為1.0%以上20.0%以下。
(9)如(7)或(8)之切割薄膜纖維，其中關於垂直於切割薄膜纖維之纖維軸的方向的剖面形狀，其異形度(modification degree)為1.0至2.0。
(10)如(7)至(9)中任一項之切割薄膜纖維，其係以聚醯胺為主要成分。
(11)一種纖維製品，其至少一部分包含如(1)至(10)中任一項之纖維。
(12)一種如(1)至(5)中任一項之芯鞘複合纖維之製造方法，其特徵為：使用複合紡嘴進行紡絲：該複合紡嘴係用以使至少由2種成分以上的聚合物所構成的複合聚合物吐出的複合紡嘴，該複合紡嘴係由計量板、分配板及吐出板所構成，該計量板具有複數個量測各聚合物成分的計量孔，該分配板在使從計量孔吐出聚合物進行合流的合流溝槽上穿設有複數個分配孔。
(13)一種切割薄膜纖維之製造方法，其特徵為：從如(1)至(5)中任一項之芯鞘複合纖維將鞘成分溶出去除。
本發明之芯鞘複合纖維，在與纖維軸之垂直方向的芯部的剖面形狀中具有特殊形狀，該特殊形狀係交互地具有連續形成的突起部與溝槽部，該突起部的形狀具有以往所沒有的複合剖面。
該芯鞘複合纖維，即使在投入至高階加工等的情況下，芯成分亦會突出至鞘成分側，故其與鞘成分之界面的面積增大，即使是組合彼此缺乏親和性的聚 合物，亦可抑制剝離。因此，即使在以導紗器或梭子進行重複摩擦的編織或於加熱下施加摩擦等的高階加工製程中，亦在廣泛條件下具有高製程通過性。
又，若以溶劑將包含易溶出聚合物的鞘成分溶出，則可製造纖維表層具有連續之切口形狀的切割薄膜纖維。該切割薄膜纖維的切口形狀係根據力學上的觀點所設計，因此在使鞘成分溶出後，突起部亦為獨立，而可大幅抑制切口形狀的崩塌。因此，本發明有效地對應摩擦及在壓縮方向上之變形，且亦兼具可對應習知課題之磨耗的耐久性。
本發明之芯鞘複合纖維及以該複合纖維為初始原料的切割薄膜纖維，係藉由纖維表層的切口而高耐久性地顯現各種特徵，故可在以往技術難以應用的廣泛用途中進行發展。
1‧‧‧芯成分
2‧‧‧鞘成分
3‧‧‧突起外接圓
4-1‧‧‧突起部側面之延長線
4-2‧‧‧突起部側面之延長線
4‧‧‧突起部側面的延長線
5‧‧‧突起部側面的中心線
6‧‧‧外接圓與中心線的交點
6-1‧‧‧交點
6-2‧‧‧交點
6-3‧‧‧交點
7‧‧‧外接圓與延長線的交點
7-1‧‧‧外接圓的交點
7-2‧‧‧外接圓的交點
8‧‧‧溝槽內接圓
9‧‧‧內接圓與中心線的交點
10‧‧‧內接圓與延長線的交點
10-1‧‧‧交點
10-2‧‧‧交點
11‧‧‧計量板
12‧‧‧分配板
13‧‧‧吐出板
14‧‧‧計量孔
14-1‧‧‧芯成分用計量孔
14-2‧‧‧鞘成分用計量孔
15‧‧‧分配溝槽
16‧‧‧分配孔
16-1‧‧‧芯成分用分配孔
16-2‧‧‧鞘成分用分配孔
17‧‧‧吐出導入孔
18‧‧‧縮小孔
19‧‧‧吐出孔
H‧‧‧突起部的高度
HT‧‧‧突起部的高度
PA‧‧‧相鄰突起部前端之間的距離
WA‧‧‧突起部前端的寬度
WAT‧‧‧突起部前端的寬度
WB‧‧‧底面的寬度
WBT‧‧‧底面的寬度
第1圖係用以說明本發明之芯鞘複合纖維的概略圖。
第2圖係用以說明本發明之芯成分之突起部的芯成分局部放大概略圖。
第3圖係用以說明本發明之芯成分之突起部的概略圖。
第4圖係本發明之切割薄膜纖維的剖面影像。
第5圖係(a)為本發明之切割薄膜纖維的剖面影像，(b)為本發明之切割薄膜纖維的側面影像。
第6圖係用以說明本發明之芯鞘複合纖維之製造方法的說明圖，其係複合紡嘴之形態的一例，係構成複合紡嘴之主要部分的正面剖面圖。
第7圖係用以說明本發明之芯鞘複合纖維之製造方法的說明圖，其係分配板之局部橫剖面圖。
第8圖係用以說明本發明之芯鞘複合纖維之製造方法的說明圖，其係吐出板的橫剖面圖。
第9圖係最終分配板中分配孔配置之一實施形態的部分放大圖。
第10圖係用以說明本發明之切割薄膜纖維之突起部的概略圖。
用以實施發明之形態
以下與較佳實施形態一同詳細說明本發明。
本發明所說的芯鞘複合纖維，係指由兩種聚合物所構成，在垂直於纖維軸之方向的剖面中，具有配置成鞘成分被覆芯成分之態樣的剖面形態的纖維。
作為構成本發明之芯鞘複合纖維的芯成分及鞘成分，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、聚苯硫等可進行熔融成形的聚合物及該等的共聚物。特別是若聚合物的熔點為165℃以上，則耐熱性良好，因而較佳。又，亦可於聚合物中包含氧化鈦、二氧化矽、氧化鋇等的無機物、碳黑、 染料或顏料等的著色劑、阻燃劑、螢光增白劑、抗氧化劑、或紫外線吸收劑等各種添加劑。此處，在芯成分聚合物中含有無機粒子的情況下，除了含有無機粒子的效果以外，亦因與本發明之纖維的芯成分所形成之特殊切口形狀的加乘效果，而可以極高等級地顯現出可見光等的擴散、反射。一般來說，雖亦存在含有無機粒子之聚合物所形成的單一纖維及單純的芯鞘複合纖維(芯成分為圓剖面)，但例如為了尋求防穿透效果，必須使用於聚合物中含有多餘之無機粒子者。此情況下，具有顯色性大幅降低，而難以應用於高顯色紡織品的情況。另一方面，在本發明之芯鞘複合纖維中，無須於芯成分聚合物中過量地含有無機粒子，且可藉由在未溶出鞘成分的情況下，使鞘成分成為易染色聚合物，來形成兼具優異的顯色性與防穿透性這種以往無法達成之相反特性的纖維。該等纖維在以可見光等的擴散、反射為目的的情況下，芯成分聚合物中較佳為含有0.1重量%至10.0重量%的無機粒子。若在此範圍，則除了顯現優異的光反射性以外，亦可穩定地製造本發明之纖維。又，從高顯色的觀點來看，較佳為在無機粒子之含量與鞘成分比例(厚度)的關係上取得平衡的情況下進行製造，本案發明人等所研究的範圍中，從光反射與顯色性的觀點來看，可舉例如使無機粒子的含量為1.0重量%至7.0重量%之更佳範圍。此處所說的無機粒子，係指氧化鈦、二氧化矽、氧化鋇等的無機物變成粒子狀者。該等無機粒子之中，從使用性等的觀點來看，較佳為使用氧化鈦，較佳為使用 最大粒徑為5.0μm且粒徑1.0μm以下之佔據比例為50重量%以下的銳鈦礦型(anatase-type)。
本發明之芯鞘複合纖維，在實施編織等的高階加工後，亦可得到溶出鞘成分而包含芯成分的切割薄膜纖維。此情況下，針對用於溶出鞘成分的溶劑，較佳為使芯成分難溶出、使鞘成分易溶出；較佳為先因應用途選定芯成分，再鑒於可使用的溶劑，從上述聚合物之中選定鞘成分。此時，可以說難溶出成分(芯成分)與易溶出成分(鞘成分)對於溶劑的溶出速度比越大則這樣的組合越佳，溶出速度比(鞘/芯)較佳為100以上。從此觀點來看，溶出速度比越高，則越能在不使芯成分劣化的情況下完成鞘溶出，本發明中的溶出速度比更佳為1000以上，特佳為10000以上。
此處所說的溶出速度比(鞘/芯)，係指於鞘溶出所使用之溶出條件(溶劑及溫度)下，芯聚合物及鞘聚合物之溶出速度的比，該溶出速度係指從該溶出條件下每單位時間之溶出量所算出的速度常數。本發明中的溶出速度比，係藉由將鞘聚合物的溶出速度除以芯聚合物的溶出速度，再將小數點以下四捨五入而求出。具體而言，以設定成各聚合物之玻璃轉移溫度+100℃以下的熱風乾燥機構處理試片5小時。接著，以使浴比為20的方式將熱處理試片插入保持在溶出溫度的溶劑中，從該溶出處理中每單位時間之熱處理試片的溶出量算出各聚合物溶出速度。
作為鞘成分，例如，較佳為選自聚酯及其共聚物、聚乳酸、聚醯胺、聚苯乙烯及其共聚物、聚乙烯、聚乙烯醇等可進行熔融成形且比其他成分更顯示易溶出性的聚合物。特別從使鞘成分之溶出製程簡單化的觀點來看，鞘成分較佳為對水系溶劑或熱水等顯示易溶出性的共聚聚酯、聚乳酸、聚乙烯醇等，從使用性及容易在低濃度水系溶劑中溶出的觀點來看，特佳為使用將聚乙二醇、磺基間苯二甲酸鈉單獨共聚合或是將其組合再共聚合的聚酯或聚乳酸。
又，本案發明人等的研究中，從對水系溶劑的溶出性及處理溶出時所產生之廢液的簡易度的觀點來看，特佳為由聚乳酸、5-磺基間苯二甲酸鈉3mol%至20mol%進行共聚合的聚酯，及除了上述5-磺基間苯二甲酸鈉以外，加上5wt%至15wt%的範圍內的重量平均分子量500至3000之聚乙二醇進行共聚合的聚酯。特別在單獨將上述5-磺基間苯二甲酸鈉共聚合，以及除了5-磺基間苯二甲酸鈉以外還加上聚乙二醇進行共聚合的聚酯中，可在維持結晶性的同時，對於鹼水溶液等水系溶劑顯現出易溶出性，故在加熱下施加摩擦的假撚加工等之中，從不會引起複合纖維間之融黏等的高階加工通過性的觀點來看亦為較佳。
在該等鹼水溶液中進行鞘成分溶出的情況下，芯成分較佳為耐鹼性優異的聚醯胺。此處所說的聚醯胺，較佳為力學特性優異且容易發展成紡織品的聚己醯胺(尼龍6)、聚六亞甲己二醯胺(尼龍66)，從在製絲過 程中不易發生凝膠化、製絲性亦為優異的觀點來看，更佳為聚己醯胺(尼龍6)。作為其他成分，可列舉：聚十二醯胺、聚六亞甲己二醯胺、聚六亞甲壬二醯胺、聚六亞甲癸二醯胺、聚六亞甲基十二醯胺、聚間二甲苯己二醯胺、聚六亞甲對苯二甲醯胺、聚六亞甲間苯二甲醯胺等。
聚醯胺的柔軟性較高，而發揮優異的耐磨耗性，此已為人所知。在本發明之切割薄膜纖維中，獨立的切口形狀對磨耗的耐久性原本就高，再藉由應用聚醯胺來顯現出極優異的耐磨耗性。再者，聚醯胺的親水性優異，故在將本發明之切割薄膜纖維用作吸水纖維的情況下，切口促進毛細管現象所引起的吸水效果，而可作為前所未有的超吸水纖維來加以應用。
本發明之芯鞘複合纖維，在由包含上述聚合物之芯成分及鞘成分所構成的如第1圖所例示的纖維剖面中，芯成分必須具有交互地具備連續形成之突起部與溝槽部的突起形狀。芯成分上的突起部及溝槽部，在芯成分剖面的圓周方向上交互配置，該突起部的高度(H)、前端的寬度(WA)及底面的寬度(WB)必須同時滿足下式，該等比值係由如下方式所求出。
1.0≦H/(WA)1/2≦3.0．．．(1)
0.7≦WB/WA≦3.0．．．(2)。
亦即，以環氧樹脂等包埋劑將包含芯鞘複合纖維的多絲纖維予以包埋，用掃描式電子顯微鏡(SEM)以可觀察到10處以上「以芯成分突出至鞘成分側的方式 所形成之突起部」的倍率，二維拍攝該橫剖面的影像。此時，若實施金屬染色，則可利用聚合物的染色差，使芯成分及鞘成分的對比清晰化。關於從拍攝之各影像中在同一影像內隨機抽出的10處突起部，以μm單位測定突起部的高度(H)、前端的寬度(WA)及底面的寬度(WB)，小數點第2位以下四捨五入。對於重複10次以上操作所拍攝的10個影像，作為各值的單純數平均值，可藉由將小數點第2位以下四捨五入求出各值。
此處，為了提高高階加工通過性並形成耐久性高的突起形狀，上述突起形狀的參數比十分重要，使用第2圖更詳細地進行說明。
在本發明之芯鞘複合纖維中，突起部的高度(H)與前端的寬度(WA)的關係十分重要，可視為第1要件。
此處，突起部的高度(H)係由以下方式所求出。
亦即，突起部的高度(H)，係指在芯鞘複合纖維的剖面中，突起部側面之中心線(第2圖的5)與突起之外接圓的交點(第2圖的6)到溝槽部之內接圓與突起部側面之中心線的交點(第2圖的9)之間的距離。又，突起部前端的寬度(WA)，係指在芯鞘複合纖維的剖面中，突起部側面之延長線(第2圖的4-1與4-2)與外接圓的交點(第2圖的7-1與7-2)之間的距離。此處所說的外接圓，係指在芯鞘複合纖維的剖面中，與突起部的前端2點以上外接最多的正圓(第2圖的3)；內接圓係指與突起部溝槽的前端2點以上內接最多的正圓(第2圖的8)。
此處，突起部的高度(H)與前端的寬度(WA)的平方根比係顯示切口之力學耐久性的數值，本發明中該值必須為1.0以上3.0以下。
本發明之芯鞘複合纖維，有溶出鞘成分而作為包含芯成分之具有切口形狀的切割薄膜纖維來應用的情況。該鞘成分的溶出，一般大多係應用液流染色機等進行，在其處理製程中，纖維重複承受複雜的變形。此情況下，形成於纖維最外層的切口重複承受複雜的變形，在其力學耐久性低的情況下，具有突起部容易剝離的情況。此情況下，不僅纖維的起毛引起手感的降低，切口形狀所導致之功能顯現亦非常低。因此，有無法得到預期效果的情況。若深入研究該耐久性，則發現到其係依存在突起部前端的寬度與突起部之高度的關係，作為滿足本案發明之目的的範圍，重要的是H/(WA)1/2為1.0以上3.0以下。若在此範圍，則不僅上述溶出處理中的耐久性佳，溶出後的切口亦獨立存在，故在依存於切口形狀的功能顯現上可非常有效地發揮作用，而藉由形成於該纖維表層的切口，可顯現出各種特性。若將此觀點延伸，則H/(WA)1/2的值越小耐久性越優異，若考量由本發明之芯鞘複合纖維來製造耐久性優異的切割薄膜纖維，則H/(WA)1/2更佳為1.0以上2.4以下。又，在將本發明之切割薄膜纖維使用於在較嚴苛的氣體環境下所使用之運動外衣或摩擦較多之內衣的情況下，H/(WA)1/2特佳為1.0以上1.8以下，若在此範圍，則源自切口的性能可維持高耐久性。
又，即使在對該獨立的切口施加摩擦等應力的情況下，切口亦以幾乎不會移動的方式存在。因此，不易發生切口的力學性劣化，而大幅影響實際使用時的耐久性。專利文獻1至專利文獻4確實提出具有切口形狀之切割薄膜纖維在纖維表層上的應用。然而，在長時間的使用等實用上發現問題。就該等以往技術而言，難以說有考量到重複摩擦或壓縮變形，雖可應用於丟棄型擦拭布等，但難以應用於重複使用的衣料用途等。亦即，因外力而發生的切口剝離導致起毛，細微毛球的產生導致手感劣化及顯色性的降低，而難以應用。接著，該等切割薄膜纖維的特性係依存於切口的存在，故大幅降低預期性能，而無法長期使用。
從著重於該溶出後之耐久性的切口形狀的觀點來看，較佳為突起部的形狀朝向前端變細的形狀，若將此觀點延伸，則突起部前端的寬度(WA)與突起部底面的寬度(WB)的比(WB/WA)必須為0.7以上3.0以下。此處所說的WB，係指突起部側面之延長線與溝槽部之內接圓的交點(第3圖的10-1與10-2)之間的距離。亦可使WB/WA超過3.0，但在本發明中，可實施的上限值為3.0。
關於WB/WA，雖可因應所期望之特性及用途進行調整，但在用於外衣等的情況下，必須考慮切口的耐久性，例如，就在較嚴苛的環境下所使用的運動衣料而言，較佳為提高對摩擦等的耐久性，WB/WA更佳為1.0以上3.0以下。
本發明之芯鞘複合纖維，其目的在於藉由在高階加工中使鞘成分溶出，最終得到纖維表層具有切口形狀的纖維。因此，較佳為高效率地進行鞘成分的溶出，這和突起前端的寬度(WA)與突起部前端之間的距離(PA)有關。突起部前端間的距離(PA)係指相鄰2個突起部之中心線(第2圖的5)與外接圓的交點(第2圖的6)之間的距離，其係指第3圖的6-1與6-2或是6-1與6-3之間的距離。
本發明之芯鞘複合纖維，該突起部前端的寬度(WA)與突起部前端間的距離(PA)的比(WA/PA)較佳為0.1以上0.9以下。此處所說的WA/PA，係表示在突起部中，突起部前端的寬度相對於相鄰2個突起部前端間的距離所佔據的比例，其大幅影響鞘成分的溶出效率。亦即，用以使鞘成分溶出的溶劑，從芯鞘複合纖維的最外層開始進行溶出，再逐漸往纖維內部進行處理。因此，關於存在於芯鞘複合纖維最外層的鞘成分，溶出製程開始後迅速被溶出，且溶出處理高效率地進行至芯成分的溝槽部存在鞘成分的狀態為止。然而，關於存在於溝槽部的鞘成分，在除去最外層的部分之後，其形成被作為難溶出成分之芯成分所包覆的狀態。因此，在未考量突起部與溝槽部之形狀的情況下，溶出的效率大幅降低。在該溶出的效率降低的情況下，必須增加溶出製程的處理時間或溫度，在某些情況下，必須以更強力的溶劑進行處理。因此，具有連形成於芯成分的突起部也出現劣化，而導致之後的耐久性降低的情況。此外，從 布料之成色的觀點來看，溶出不完全的鞘成分及其殘渣亦存在於最終成品，而可能造成吹粉或色斑等不良影響。
考量纖維表層之突起部的情況，一般認為溝槽部的寬度越窄，毛細管現象越能發揮作用，親水性更高，溶出處理更能夠有效進行。然而，實際上進行處理時常見到上述現象。對該現象進行深入研究，發現其源自下述現象。亦即，若著眼於突起部與溝槽部的局部，如上所述，溶劑從纖維的外層朝向內層進行此處理。此處，在溝槽部的內層進行溶出處理的情況下，先前記載的毛細管現象發揮作用，溶出鞘成分而已劣化的溶劑持續滯留。因此，處理能力高的溶劑無法與鞘成分接觸，導致溶出處理的效率大幅降低。該現象隨著越往溝槽部內層進行越明顯，此為以往技術的課題。該溶出效率的降低係高度依存於突起部前端相對於突起部間之距離的佔有率，對解決此問題的方法進行深入研究，結果發現WA/PA較佳為0.1以上0.9以下。只要在此範圍內，則可抑制鞘成分之溶出效率的降低，終始抑制處理能力的降低並完成鞘成分的溶出。若將此觀點延伸，則為了排出存在於溝槽部內層的鞘成分之殘渣以及在更短時間內完成溶出處理，WA/PA更佳為0.1以上0.5以下。在此範圍中，可簡潔地進行溶出處理，故可不使芯成分的突起部劣化而完成鞘成分的溶出，從布料的成色或耐久性的觀點來看，亦為較佳。從抑制該突起部劣化的觀點來看，較佳為具有適當的溝槽部寬度，若包含溶出後的耐久性，WA/PA再更佳為0.2以上0.5以下。
為了將本發明之芯鞘複合纖維直接以複合纖維的狀態在嚴苛的使用條件下應用、或可與其他材料同時實施高階加工等，較佳為使芯成分之突起部前端的外接圓直徑(DA)與突起部前端間的距離(PA)的比(DA/PA)在規定之範圍內。此處所說的突起部前端的外接圓直徑(DA)，係指在芯鞘複合纖維的剖面中，與突起部前端2點以上外接最多之正圓(第2圖的3)的直徑，其用以求出與上述突起部前端間的距離(PA)的比。
DA/PA係指存在於芯成分表層的突起部與溝槽部以對應芯成分直徑的間隔而重複存在。亦即，在具有芯成分突出至鞘成分側之突起部的情況下，單位重量之界面的面積增加。因此，可以說對剝離的耐久性提高。另一方面，關於定錨效應(anchoring effect)，若突起部太少，確實難以得到該效果，但即使存在過剩的突起部，亦具有過於複雜化的形狀而使對界面的作用力集中，而成為剝離之起點的情況。特別是在纖維變形時賦予的摩擦或在壓縮方向上的變形等之中，其具有作用於分子間連接較弱的芯成分與鞘成分之界面的傾向。因此發現其實質上必須具有與承擔該變形之芯成分的大小對應之間隔，且必須以下述形狀存在。
特別是為了得到本發明之目的的切割薄膜纖維，大多是如上述般以設定溶出速度差等組成、密度及軟化溫度不同的聚合物來形成複合形態，從抑制芯成分與鞘成分之剝離的觀點來看，定錨效應的影響較大。由以上的發現可知，在使DA/PA為3.5以上15.0以下的 情況下，可抑制定錨效應與在界面的應力集中，而得到優異的剝離抑制效果。亦即，只要使DA/PA為3.5以上，即可大幅抑制一般常見的編織時導紗器與梭子的摩擦所引起的剝離。該定錨效果所帶來的剝離抑制效果對下述情況亦非常有效：親和性拙劣的情況及在不同聚合物種類的芯鞘複合纖維中常見的加熱假撚時之剝離抑制。從此觀點來看，DA/PA更佳為7.0以上。另一方面，在本發明中，DA/PA為15.0以下。除了可抑制上述因過量形成切口而引起的剝離以外，亦可避免芯成分的剖面形態過於複雜，而確保選定聚合物等的高自由度，以設計本發明之芯鞘複合纖維。
本發明之芯鞘複合纖維，可作為纖維捲繞包裝或絲束、切斷纖維、棉絮、纖維球、繩索、絨毛、編織物、不織布等各種中間體，使鞘成分溶出並使纖維表層產生切口，而形成各種纖維製品。又，本發明之芯鞘複合纖維，亦可在未處理的狀態下，直接使部分鞘成分溶出或使芯成分溶出等，而形成纖維製品。此處所說的纖維製品，亦可用於夾克、裙子、短褲、內衣等的一般衣料，乃至運動衣料、衣料材料、地毯、沙發、窗簾等的室內裝飾製品、汽車座椅等的車輛內部裝飾品、化妝品、化妝品面膜、擦拭布、健康用品等的生活用途或研磨布、過濾器、有害物質去除製品、電池用隔離板等的環境-產業資材用途、縫合線、支架、人工血管、血液過濾器等的醫療用途。
假設應用於這些纖維製品的情況下，基本上係使鞘成分溶出。因此，就本發明之芯鞘複合纖維而言，在該纖維的剖面中，芯成分的面積比例較佳為70%至90%。若在此範圍內，則例如即使在作為織物的情況下，切割薄膜纖維間亦具有適當空隙，而可不必與其他纖維進行混纖等來使用。又，從縮短溶出處理時間的觀點來看，較佳為降低鞘成分的面積比例，從此觀點來看，芯成分的比例更佳為80%至90%。
在本發明之芯鞘複合纖維中，亦可使芯成分的面積比例超過90%，但實質上作為鞘成分可穩定被覆芯成分的範圍，芯成分的比例上限值為90%。
在本發明之芯鞘複合纖維中，如上所述，一旦形成中間體後，即可藉由溶出鞘成分而得到切割薄膜纖維。該切割薄膜纖維，除了切口的光學性效果所帶來的深色效果以外，亦可控制吸水性或撥水性等水特性。
上述控制水特性及深色效果等係源自於形成於纖維表層的切口。因此，重要的是切口形狀以穩定的狀態存在，即便是在從芯鞘複合纖維溶出鞘成分之後，亦要維持切口形狀，此為要點。因此，在本發明之切割薄膜纖維中，在纖維軸方向上連續形成之突起部的高度(HT)、突起部前端的寬度(WAT)及底面的寬度(WBT)必須同時滿足下式。
1.0≦HT/(WAT)1/2≦3.0．．．(4)
0.7≦WBT/WAT≦3.0．．．(5)。
此處所說的突起部的高度(HT)、突起部前端的寬度(WAT)及底面的寬度(WBT)，與芯鞘複合纖維之剖面評價的情況相同地，以環氧樹脂等的包埋劑將包含切割薄膜纖維的多絲纖維予以包埋，並用掃描式電子顯微鏡(SEM)，以可觀察到10處以上突起部的倍率二維拍攝該橫剖面的影像。關於「從拍攝之各影像在同一影像內隨機抽出的10處突起部」，以μm單位測定突起部的高度(HT)、前端的寬度(WAT)及底面的寬度(WBT)，小數點第2位以下四捨五入。針對重複10次以上操作所拍攝的10個影像，藉由將小數點第2位以下四捨五入而求出各值，以作為各值的單純數平均值。
又，為了使本發明之切割薄膜纖維穩定地呈現其特徵性的切口效果，較佳為使切口寬度平均，本發明之切割薄膜纖維中，切口寬度的變異值(CV%)較佳為1.0%至20.0%。
此處所說的切口寬度，如第4圖所示，係用掃描式電子顯微鏡(SEM)，以可觀察到10處以上切口的倍率拍攝切割薄膜纖維之剖面的影像所求出。由從拍攝之各影像在同一影像內隨機抽出10處切口測定[突起部前端間的距離(例如第3圖的PA)-突起部前端的寬度(例如第2圖的WA或第10圖的WAT)]所得到的值，即本發明所說的切口寬度(WC)。此處，在1條切割薄膜纖維中無法觀察到10處以上切口的情況下，只要觀察包含其他切割薄膜纖維總計10處以上的切口即可。關於該等切口寬度，使測定單位為μm，小數點第2位以下四捨五 入。對於拍攝以上操作的10個影像，求出在各影像所測定之值的單純數平均值。該切口寬度的變異值，係由對測定之100條切口所測定的切口寬度的值所求出，從切口寬度的平均值及標準偏差，算出切口寬度變異值(切口寬度CV%)=(切口寬度的標準偏差/切口寬度的平均值)×100(%)。將以上操作所測定的值作為切口寬度變異值，小數點第2位以下四捨五入。
該切口寬度的變異值，確保源自本發明之特殊切口形狀之性能的變異值。關於本發明之切割薄膜纖維，該變異值的範圍較佳為1.0%至20.0%，只要在此範圍內，則可穩定地顯現功能。特別是在以切口形狀所致吸水性為目的的情況下，若部分的切口寬度不同，則吸水性能變化，故在以訴求該吸水性之舒適內衣為目的的情況下，該切口寬度的變異值更佳為1.0%至15.0%。
又，本發明之切割薄膜纖維，藉由使切口寬度(WC)與相當於切口之外接圓直徑的纖維直徑(DC)的比(WC/DC)為0.02以上0.10以下，來顯現出非常獨特的功能。
此處所說的切割薄膜纖維的纖維直徑(DC)，係指在如第4圖所示二維拍攝的影像中，以垂直於纖維軸之方向的剖面為切斷面，該切斷面上2點以上外接最多之正圓的直徑。該纖維直徑(DC)，係以環氧樹脂等的包埋劑將切割薄膜纖維束予以包埋，並用實體顯微鏡以可觀察到10條以上纖維的倍率拍攝該橫剖面的影像(第4圖)所測定。測定從拍攝有纖維剖面的各影像 在同一影像內隨機抽出之10條纖維的外接圓直徑。該纖維直徑，以μm為單位進行測定，小數點第2位以下四捨五入。對於拍攝以上操作的10個影像，求出在各影像所測定的值及其比(WC/DC)的單純數平均值。
該切割薄膜纖維，在未處理而直接應用的情況下，對應切口形狀顯現毛細管現象，沿著切口在纖維軸方向上吸水，故顯現出優異的吸水性，反之，在藉由撥水劑等實施撥水處理的情況下，出現從切口排出水的現象，而顯現出優異的撥水性。該現象可藉由存在於切口表面之材料的接觸角來區分，若該材料的接觸角小於90°，則顯現出吸水性，若大於90°，則顯現出撥水性。此發現具有非常重要的意義，例如在同一布料中，藉由部分實施撥水處理而使其成為兼具吸水性與撥水性之相反特性的高功能材料。
考量衣類內之舒適性的情況下，大多尋求吸汗速乾。以適用於內衣的綿為首的吸水材質來說，具有將吸收之水分保持於纖維內或纖維間的特性，故在運動後期等的出汗時，可能布料本身成為汗濕狀態而造成濕漉漉的不適感。為了訴求吸汗速乾性，必須使吸收的汗快速向外排出。因此，必須兼具優異的吸水性與撥水性，顯現上述特殊特性的本發明之切割薄膜纖維係可有效發揮作用，而成為非常優異的吸汗速乾材料。從吸水性與撥水性之平衡的觀點來看，WC/DC更佳為0.04以上0.08以下。只要在此範圍內，除了可顯現出以往的2倍以上的優異吸水性以外，撥水劑處理亦可均勻地進行處理，而可成為高功能材料。
本發明之切割薄膜纖維的剖面形狀，除了正圓剖面以外，亦可採取短軸與長軸的比(扁平率)大於1.0的扁平剖面，乃至三角形、四角形、六角形、八角形等的多角形剖面、一部分具有凹凸部的不規則形剖面、Y型剖面、星型剖面等各種剖面形狀，可藉由該等剖面形狀控制布料的表面特性或力學特性。然而，在訴求吸水性的情況下，較佳為應用纖維間空隙，從此觀點來看，切割薄膜纖維的異形度更佳為1.0至2.0。此處所說的異形度，係由下述方式所求出。亦即，與測定切割薄膜纖維之纖維直徑(DC)時的方法相同地，以可觀察到10條以上纖維的倍率拍攝切割薄膜纖維的影像(第5圖(b))。此處所說的內接圓直徑，係指在二維拍攝之影像中，將垂直於纖維軸之方向的剖面作為切斷面，該切斷面上2點以上內接最多之正圓的直徑。異形度係由「異形度=外接圓直徑÷內接圓直徑」求至小數點第2位，小數點第2位以下四捨五入的數值，對於拍攝以上操作的10個影像，求出在各影像中所測定之值的單純數平均值，作為切割薄膜纖維的異形度。此外，本發明所說的異形度係指1.0相當於正圓，該數值的增加係使該纖維的剖面更為變形的意思。
切割薄膜纖維間的空隙，可期待將藉由形成於纖維表層的切口形狀而吸收的水分作為啟動水而進一步提高吸水效果。從此觀點來看，切割薄膜纖維的異形度更佳為1.0至1.5，只要在此範圍內，則纖維間的空隙與形成於纖維表層的切口形狀發揮加乘效果，而顯現出非常優異的吸水性。
本發明中的芯鞘複合纖維及切割薄膜纖維，若考量高階加工中的製程通過性或實質上的使用，較佳為具有一定以上的靭性，可將纖維的強度與伸度作為指標。此處，強度係指在JIS L1013(1999年)所示的條件下求出纖維的載重-伸長曲線，將斷裂時的載重值除以初期纖度所得到的值；伸度係指將斷裂時的伸長除以初期試樣長度所得到的值。此處，初期纖度係指由將纖維之單位長度的重量進行多次測定所得到的單純平均值，算出每10000m之重量(g)的值(dtex)。
本發明之纖維的強度較佳為0.5~10.0cN/dtex，伸度較佳為5~700%。在本發明之纖維中，強度的可實施上限值為10.0cN/dtex，伸度的可實施上限值為700%。又，在將本發明之切割薄膜纖維用於內衣或外衣等一般衣料用途的情況下，更佳為使強度為1.0~4.0cN/dtex，使伸度為20~40%。又，使用環境嚴苛的運動衣料用途等之中，再佳為使強度為3.0~6.0cN/dtex，使伸度為10~40%。在考量用作產業材料用途，例如擦拭布或研磨布的情況下，則係一邊在加重下拉伸一邊擦拭對象物。因此，若使強度為1.0cN/dtex以上、伸度為10%以上，則在擦拭中等不會發生纖維斷裂而脫落等，因而較佳。
如上所述，本發明之纖維中，較佳為對應於以其強度及伸度為目的之用途等，控制製程的條件，藉此進行調整。
以下，詳細敘述本發明之芯鞘複合纖維之製造方法的一例。
本發明之芯鞘複合纖維，可藉由使用兩種聚合物，將配置成芯成分被鞘成分所被覆之態樣的芯鞘複合纖維進行製絲而製造。此處，作為將本發明之芯鞘複合纖維進行製絲的方法，從提高生產性的觀點來看，較佳為依據熔融紡絲的複合紡絲。當然，亦可進行溶液紡絲等而得到本發明之芯鞘複合纖維。然而，在將本發明之芯鞘複合紡絲進行製絲的情況下，從剖面形狀的控制性優異的觀點來看，較佳為使用下述複合紡嘴的方法。
使用以往習知的複合紡嘴製造本發明之芯鞘複合纖維，在控制芯成分之剖面形狀、特別是切口部方面非常困難。確實，雖說原理上亦可使用以往習知的分割複合纖維用紡嘴進行製絲，但難以控制本發明的重要要件，即切口之突起部分的間隔及切口深度。亦即，以往習知的複合紡嘴技術，係形成以往技術常見的切口進入纖維內層的形狀，難以達成高階加工通過性及鞘溶出後之耐久性優異的本發明之切割薄膜纖維，而大多無法滿足本發明之目的。
在此方面，為了達成上述纖維，對本發明之芯鞘複合纖維及切割薄膜纖維的製造方法進行深入研究，發現為了達成本發明之目的，較佳為使用如第6圖所示之複合紡嘴的方法。
第6圖所示的複合紡嘴，係在由上開始積層有計量板11、分配板12及吐出板13之3大種類構件 的狀態下被安裝至紡絲組件內，以提供紡絲。此外，第6圖係使用聚合物A(芯成分)及聚合物B(鞘成分)這兩種聚合物的圖，其係實施形態的例示。此處，在本發明之芯鞘複合纖維中，在藉由溶出聚合物B而形成包含聚合物A之切割薄膜纖維的情況下，只要使芯成分為難溶出成分、使鞘成分為易溶出成分即可。第6圖的紡嘴，纖維剖面形態的控制優異，特別是可不限制聚合物A及聚合物B的熔融黏度差而進行製造，適合於製造本發明之纖維。
第6圖所示的紡嘴構件中，計量板11量測各吐出孔及芯與鞘兩種成分的每個分配孔之聚合物量並使其流入，分配板12控制單一(芯鞘複合)纖維的剖面中芯成分的剖面形狀。接著，藉由吐出板13，擔負「將在分配板12所形成的複合聚合物流體進行壓縮並使其吐出」的作用。為了避免複合紡嘴的說明錯綜複雜而未顯示圖示，關於積層於計量板以上的構件，只要使用對應紡絲機及紡絲組件而形成有流路的構件即可。此外，可藉由對應既有的流路構件設計計量板11，直接應用既有的紡絲組件及其構件。因此，無需特別為了該複合紡嘴而使紡絲機專用化。
又，實際上可在流路-計量板之間或計量板11-分配板12之間積層多片流路板(圖中未顯示)。其目的為形成「在紡嘴剖面方向及單纖維的剖面方向上設置高效率運送聚合物的流路，以導入至分配板12」的構成。從吐出板13吐出的複合聚合物流體，依照以往的熔融紡 絲法，在冷卻固化後賦予油劑，並以設為規定圓周速率的滾軸進行牽引，以形成本發明之芯鞘複合纖維。
以下，在第6圖所示的複合紡嘴中，從複合紡嘴的上游到下游，沿著聚合物的流向，依序說明經過計量板11、分配板12，形成複合聚合物流體，到該複合聚合物流體從吐出板13的吐出孔吐出為止的過程。
聚合物A及聚合物B從紡絲組件上游流入計量板的聚合物A用計量孔14-1及聚合物B用計量孔14-2，藉由穿設於下端的節流孔進行量測後，流入分配板12。此處，各聚合物可藉由各計量孔所具備的節流口所引起之壓力損失來量測。該節流口的設計目標係使壓力損失為0.1MPa以上。另一方面，為了抑制該壓力損失過度而造成構件歪斜，較佳為設計成30.0MPa以下。該壓力損失係由每個計量孔之聚合物的流入量及黏度所決定。例如，在使用溫度280℃、應變速度1000s-1下之黏度為100~200Pa．s的聚合物，於紡絲溫度280~290℃下以每計量孔的吐出量為0.1~5.0g/min進行熔融紡絲的情況下，計量孔的節流口若為孔徑0.01~1.00mm、L/D(吐出孔長/吐出孔徑)0.1~5.0，則可以良好的計量性進行吐出。在聚合物的熔融黏度小於上述黏度範圍的情況或各孔的吐出量降低的情況下，只要將孔徑縮小至接近上述範圍的下限及/或將孔長延長至接近上述範圍的上限即可。反之，在高黏度的情況或吐出量增加的情況下，只要分別將孔徑及孔長反向操作即可。
又，較佳為將該計量板11多片積層，階段性地量測聚合物量，更佳為分2階段至10階段設置計量孔。將該計量板或計量孔分為複數次的模式，適合於必須控制每個計量孔10-5g/min/hole等級之細微聚合物流體的本發明之芯鞘複合纖維的獲得方面。
從各計量孔14吐出的聚合物，分別流入分配板12的分配溝槽15(第7圖)。分配板12中穿設有分配溝槽15及分配孔16(第7圖)，該分配溝槽15儲存從各計量孔14流入的聚合物，該分配孔16在該分配溝槽的底面用以使聚合物流向下游。較佳為在分配溝槽15中穿設2孔以上的複數分配孔16，複合纖維的剖面形態可藉由吐出板13正上方的最終分配板中各分配孔16的配置來控制。第9圖例示該分配孔的配置，藉由在芯成分用分配孔(第9圖的16-1)之間配置鞘成分分配孔(第9圖的16-2)，將鞘成分設置成被從芯成分分配孔所吐出的芯成分之間夾住的態樣，而形成被複合化成芯鞘型的聚合物流體，該芯鞘型係被控制為本發明中所必須之切口形狀。此情況下，藉由鞘成分分配孔而形成有切口的溝槽部，故可藉由從此處吐出的聚合物量及分配孔的配置，任意地控制切口形狀。
具有這種機構的複合紡嘴，如上所述，可使聚合物的流向持續穩定化，而可製造達成本發明所必須的超精密地控制剖面的複合纖維。
為了達成本發明之芯鞘複合纖維，除了採用上述新型複合紡嘴以外，從剖面之長時間穩定性的觀 點來看，芯聚合物(聚合物A)之熔融黏度ηA與鞘聚合物(聚合物B)之熔融黏度ηB的熔融黏度比(ηB/ηA)較佳為0.1至2.0。此處所說的熔融黏度係指藉由真空乾燥機構，使晶片狀聚合物的含水率為200ppm以下，而可藉由毛細管流變儀測定的熔融黏度，其係指紡絲溫度下之相同剪切速度時的熔融黏度。本發明中之複合剖面的形態，基本上可藉由分配孔的配置來控制。然而，在各聚合物合流而形成複合聚合物流體後，因縮小孔18(第8圖)而在剖面方向上大幅縮小，故在假設長時間製造的情況下，必須考量聚合物的吸濕所致之黏度變化等的經時性變動，只要使熔融黏度比在此範圍內，則該等變動造成影響的可能性較小，而可穩定地進行製造。若將此觀點延伸，則作為更佳範圍，ηB/ηA為0.1至1.0。此外，關於以上聚合物的熔融黏度，即使是同一種聚合物，亦可藉由調整分子量及共聚成分，而比較自由地進行控制，故在本發明中，將熔融黏度作為聚合物組合或紡絲條件設定的指標。
從分配板12吐出的複合聚合物流體，流入吐出板13。此處，較佳為在吐出板13上設置吐出導入孔17。吐出導入孔17係用以使從分配板12吐出的複合聚合物流體在一定距離間垂直於吐出面而流動。其目的在於緩和聚合物A及聚合物B的流速差，同時降低複合聚合物流體在剖面方向上的流速分布。在本發明中，控制芯成分之最外層的切口形狀是重要的，為了緩和在壓縮該複合聚合物流體的情況下較易受到應變的最外層之 聚合物的流速，較佳為設置該吐出導入孔17。雖必須考量聚合物的分子量，但從流速比的緩和大致完成的觀點來看，在複合聚合物流體被導入縮小孔18之前，較佳為以10-1~10秒(=吐出導入孔長/聚合物流速)為目標設計吐出導入孔17。只要在此範圍內，則可充分緩和流速的分布，而發揮提高剖面之穩定性的效果。
經過吐出導入孔17及縮小孔18，複合聚合物流體係維持如分配孔16(第7圖)之配置的剖面形態，從吐出孔19(第8圖)吐出紡線。該吐出孔19的目的在於控制複合聚合物流體的流量、亦即再次量測吐出量的方面與紡線上的吸水量(=牽引速度/吐出線速度)。吐出孔19的孔徑及孔長，較佳為考量聚合物的黏度及吐出量而決定。在製造本發明之芯鞘複合纖維時，吐出孔徑D較佳為選自0.1~2.0mm、L/D(吐出孔長/吐出孔徑)較佳為選自0.1至5.0的範圍。
選擇熔融紡絲的情況，作為島成分及海成分，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、聚苯硫等可進行熔融成形的聚合物及該等的共聚物。若聚合物的熔點為165℃以上則耐熱性良好而特佳。又，亦可於聚合物中包含氧化鈦、二氧化矽、氧化鋇等的無機物、碳黑、染料或顏料等的著色劑、阻燃劑、螢光增白劑、抗氧化劑、或是紫外線吸收劑等各種添加劑。
作為用以將本發明之芯鞘複合纖維進行紡絲的較佳聚合物組合，從抑制剝離的觀點來看，較佳為以聚合物A與聚合物B變更分子量而使用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，或者是，以其中一種作為均聚物，另一種作為共聚聚合物使用。又，從以螺旋結構提高膨鬆性的觀點來看，較佳為聚合物組成不同的組合，例如，較佳為聚合物A/聚合物B係聚對苯二甲酸乙二酯/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、聚對苯二甲酸丁二酯/聚對苯二甲酸丙二酯。
本發明中的紡絲溫度，較佳為由上述觀點所決定之使用聚合物之中，主要是高熔點及高黏度的聚合物顯示流動性的溫度。該顯示流動性的溫度因聚合物特性及其分子量而異，但只要以該聚合物的熔點為基準來設定熔點+60℃以下即可。若在此以下的溫度，則在紡絲頭或是紡絲組件內，聚合物不會熱分解等，而可抑制分子量降低，良好地製造本發明之芯鞘複合纖維。
本發明中的聚合物之吐出量，作為可維持穩定性並熔融吐出的範圍，可舉例如每個吐出孔0.1g/min/hole至20.0g/min/hole。此時，較佳為考量可確保吐出之穩定性的吐出孔之壓力損失。此處所說的壓力損失，較佳為以0.1MPa~40MPa為基準，從與聚合物之熔融黏度、吐出孔徑、吐出孔長的關係，由吐出量相關的範圍來決定。
將本發明所使用之芯鞘複合纖維進行紡絲時的芯成分(聚合物A)與鞘成分(聚合物B)之比例，可以吐出量為基準，選自以重量比計芯/鞘比例為50/50~90/10的範圍。從提高芯比例與切割薄膜纖維之生產性的觀點來看，在該芯/鞘比例之中為較佳。然而，作為可維持芯鞘複合剖面之長期穩定性及有效率、且維持穩定性並平衡良好地製造切割薄膜纖維的範圍，該芯/鞘比例更佳為70/30~90/10。再者，若考量到迅速地完成溶出處理的方面，特佳為80/20~90/10。
藉由將從吐出孔熔融吐出之絲條係進行冷卻固化並賦予油劑等而集束，並藉由經規定圓周速率的滾軸進行牽引。此處，該牽引速度係由吐出量及目標纖維直徑所決定，但本發明中，從穩定地製造芯鞘複合纖維的觀點來看，可舉例如將100m/min至7000m/min作為較佳範圍。該經紡絲之芯鞘複合纖維，從提高熱穩定性及力學特性的觀點來看，較佳為進行延伸，可先將經紡絲之芯鞘複合纖維捲繞後再實施延伸，亦可先不進行捲繞而在紡絲後接著進行延伸。
作為該延伸條件，例如，在包含一對以上滾軸的延伸機中，若為一般包含可熔融紡絲的顯示熱塑性之聚合物的纖維，則可藉由設定為玻璃轉移溫度以上熔點以下之溫度的第1滾軸與相當於結晶化溫度的第2滾軸的圓周速率比，在纖維軸方向上不強制性地進行拉伸，且進行熱固並捲繞。又，在不顯示玻璃轉移之聚合物的情況下，只要進行複合纖維的動態黏彈性測定 (tanδ)，將所得到之tanδ的高溫側之峰值溫度以上的溫度當作為預備加熱溫度來選擇即可。此處，從提高延伸倍率並提高力學物性的觀點來看，以多階段實施該延伸製程亦為較佳方法。
若欲從本發明之芯鞘複合纖維產生切割薄膜纖維，只要將複合纖維浸漬於可溶出易溶出成分的溶劑等而去除鞘成分即可。在易溶出成分為5-磺基間苯二甲酸鈉或聚乙二醇等所共聚合的共聚聚對苯二甲酸乙二酯或聚乳酸等的情況下，可使用氫氧化鈉水溶液等的鹼水溶液。作為以鹼水溶液處理本發明之複合纖維的方法，例如，只要在形成複合纖維或包含其之纖維結構體後，再浸漬於鹼水溶液即可。此時，若將鹼水溶液加熱至50℃以上，則可加速水解的進行，因而較佳。又，若應用流體染色機等，則可一次大量地進行處理，故生產性亦為良好，從工業上的觀點來看為較佳。
如上所述，根據以製造長纖維為目的的熔融紡絲法來說明本發明之芯鞘複合纖維及切割薄膜纖維的製造方法，但當然亦可以適於得到片狀物的熔噴法及紡黏法來製造，再者，亦可藉由濕式及乾濕式等的溶液紡絲法等來製造。
實施例
以下列舉實施例具體說明本發明之芯鞘複合纖維及切割薄膜纖維。
對實施例及比較例進行下述評價。
A.聚合物的熔融黏度
藉由真空乾燥機構，使切片狀之聚合物的含水率為200ppm以下，並藉由東洋精機製CAPIROGRAPH 1B，階段性地變更應變速度，以測定熔融黏度。此外，使測定溫度與紡絲溫度相同，於實施例或比較例中，記載1216s-1的熔融黏度。此外，設定將樣本投入加熱爐起至測定開始為5分鐘，在氮氣環境下進行測定。
B.纖度
採集的芯鞘複合纖維及切割薄膜纖維，係在溫度25℃、濕度55%RH的環境下，測定每單位長度的重量，由該值算出相當於10000m的重量。重複10次此過程進行測定，將其單純平均值之小數點以下四捨五入的值作為纖度。
C.纖維的力學特性
使用ORIENTEC公司製拉伸試驗機TENSILON UCT-100型，以試料長度20cm、拉伸速度100%/min的條件，測定芯鞘複合纖維及切割薄膜纖維的應力-應變曲線。讀取斷裂時的載重，將該載重除以初期纖度，藉此算出強度，並讀取斷裂時的應變，將其除以試料長度的值乘以100倍，藉此算出斷裂伸度。所有數值皆係每個等級重複該操作5次，求出所得到之結果的單純平均值並四捨五入的值，強度係小數點第2位四捨五入的值，伸度係將小數點以下四捨五入的值。
D.芯鞘複合纖維的剖面參數
以環氧樹脂將芯鞘複合纖維包埋，用Reichert公司製FC．4E型Cryosectioning system進行凍結，並以具備鑽石刀的Reichert-Nissei ultracut N(超薄切片機)進行切削後，用KEYENCE股份有限公司製VE-7800型掃描式電子顯微鏡(SEM)，以可觀察到10條以上芯鞘複合纖維的倍率拍攝其切削面。從該影像中抽出隨機選定的10條芯鞘複合纖維，使用影像處理軟體(WINROOF)，測定芯成分之突起的外接圓直徑(DA)。又，關於各芯鞘複合纖維的芯成分突起部，測定10處突起間的距離(PA)、突起部前端的寬度(WA)、突起的高度(H)及突起底面的寬度(WB)。對10個影像進行相同的操作，將10個影像的平均值作為各自的數值。此外，該等數值係以μm單位求至小數點第2位，小數點第2位以下四捨五入。
E.鞘成分溶出處理時的脫落評價
將包含在各紡絲條件下所採集之芯鞘複合纖維的編織物，於已充滿可溶出鞘成分之溶劑的溶出浴(浴比100)中，去除99%以上的鞘成分。
為了確認有無切口的脫落，進行下述評價。
採集100ml經用於溶出處理的溶劑，使該溶劑通過保留粒徑0.5μm的玻璃纖維濾紙。由濾紙處理前後的乾燥重量差判斷有無切口突起部的脫落。重量差為10mg以上的情況下，則脫落多而判斷為「C」，小於10mg、5mg以上的情況下，則脫落中等而判斷為「B」，小於5mg的情況下，則無脫落而判斷為「A」。
F.切割薄膜纖維的纖維直徑
以與芯鞘複合纖維的情況相同的方法，以環氧樹脂將「從芯鞘複合纖維溶出99%以上鞘成分所得到的」切割薄膜纖維包埋並進行切削後，用KEYENCE股份有限公司製顯微鏡VHX-2000，以可觀察到10條以上切割薄膜纖維的倍率拍攝其切削面。從該影像抽出隨機選定的10條切割薄膜纖維，使用影像處理軟體(WINROOF)測定纖維直徑(DC)。測定係以μm單位測定至小數點第2位，對10個影像進行相同的操作，將該等單純數平均值的小數點第2位以下四捨五入。
G.切口寬度及切口寬度變異值(CV%)
將切割薄膜纖維橫向地貼附於觀察台上，用KEYENCE股份有限公司製VE-7800型掃描式電子顯微鏡(SEM)，以可觀察到10處以上形成於纖維表層之切口的倍率進行拍攝，從該影像抽出隨機選定的10處切口，使用影像處理軟體(WINROOF)，求出切口寬度。此外，切口寬度係以μm單位求至小數點第2位，小數點第2位以下四捨五入。對10個影像進行相同操作，求出10個影像的平均值及標準偏差。根據下式從該等結果算出切口寬度變異值(CV%)。
切口寬度變異值(CV%)=(標準偏差/平均值)×100
切口寬度變異值亦計算至小數點第2位，小數點第2位以下四捨五入。
H.切割薄膜纖維的耐磨耗性評價
準備10片切成直徑10cm的布料樣本，每2片為一組，分別設置於評價用固持具。使單側的樣本於蒸餾水中完全濕潤後，將2片樣本重疊，並一邊施加壓力7.4N，一邊使其磨耗，用KEYENCE股份有限公司製顯微鏡VHX-2000以50倍觀察單纖維的纖維化態樣。此時，確認磨耗處理前後的樣本表面變化，將原纖維(fibril)化的態樣評價為3個階段。在處理前後樣本表面整體發生原纖維化的情況下，則屬不良而判斷為「C」，一部分發生原纖維化的情況下，則屬尚可而判斷為「B」，未發生原纖維化的情況下，則屬良好而判斷為「A」。
I.吸水性能
準備10片橫向寬度1cm的布料樣本，分別使樣本下端約2cm浸漬於蒸餾水，依據JIS L 1907「纖維製品的吸水性試驗方法」(2010)，評價10分後的吸水高度。吸水高度係以mm單位求至小數點第1位，小數點第1位以下四捨五入，分別算出平均值，作為吸水性能。
J.撥水性能
將經以烴系撥水劑實施撥水加工的布料樣本裁切成10片20cm×20cm的樣本尺寸，以準備評價樣本。對於各樣本，在中央繪製直徑11.2cm的圓，以使該圓的面積放大80%的方式將其拉伸，並將其安裝至撥水性試驗(JIS L 1092)所使用的試片保持框上，進行噴灑試驗(JIS L 1092(2009))，並進行等級判定。撥水性能評價為5個階段，將10個樣本的等級判定結果的平均值當作為撥水性能。
K.溶出速度比(鞘/芯)
以設定為110℃的熱風乾燥機將用於芯成分及鞘成分的晶片狀聚合物進行處理5小時，在加熱至90℃的1重量%之氫氧化鈉水溶液(浴比20)中插入10g，從初期重量與溶出處理後重量的差值測定相對於處理時間的溶出量。從處理時間1分鐘、5分鐘、10分鐘的測定算出每單位時間之溶出量的平均值，評價各聚合物的溶出速度。將所求出之鞘聚合物的溶出速度除以芯聚合物的溶出速度，小數點以下四捨五入的值作為溶出速度比。
(實施例1)
使作為芯成分的聚對苯二甲酸乙二酯(PET1，熔融黏度：140Pa．s)、作為鞘成分的8.0莫耳%之5-磺基間苯二甲酸鈉及10wt%的分子量1000之聚乙二醇所共聚合的聚對苯二甲酸乙二酯(共聚PET1，熔融黏度：45Pa．s)分別於290℃下熔融後，進行量測，使其流入第6圖所示的安裝有本發明之複合紡嘴的紡絲組件，並從吐出孔吐出複合聚合物流體。此外，吐出板正上方的分配板中，位於芯成分與鞘成分之界面的部分形成第9圖所示的排列圖案，藉由芯成分用分配孔群與鞘成分用分配孔群交互配置，1條芯鞘複合纖維形成24處切口。又，吐出板係使用吐出導入孔長5mm、縮小孔的角度60°、吐出孔徑0.3mm、吐出孔長/吐出孔徑1.5者。
使聚合物的總吐出量為31.5g/min，將芯鞘複合比調整成重量比為80/20。使經熔融吐出的絲條冷卻 固化後，賦予油劑，以紡絲速度1500m/min進行牽引，藉此得到未延伸纖維。再者，在加熱至90℃與130℃的滾軸間將未延伸纖維進行3.0倍延伸(延伸速度800m/min)，得到芯鞘複合纖維(70dtex-36長絲)。
芯成分之突起部相關的高度(H)、前端的寬度(WA)及底面的寬度(WB)分別為1.3μm、0.8μm、1.2μm，H/(WA)1/2為1.5，WB/WA為1.5，確認其為本發明之芯鞘複合纖維。
實施例1所得到之芯鞘複合纖維的力學特性為強度3.4cN/dtex、伸度28%，對進行高階加工具有充分的力學特性，即使在加工成紡織品或編織品的情況下，亦完全不會發生紡絲斷裂等。
將以實施例1之芯鞘複合纖維作為編織品的試片，於加熱至90℃的1重量%之氫氧化鈉水溶液(浴比1：100)中，使鞘成分脫海99%以上。此時，在鞘成分開始溶出處理10分鐘以內，鞘成分迅速地溶出，即使目視觀察經溶出鞘成分的溶劑，亦未發現切口突起部的脫落。使用溶出有該鞘成的溶劑進行脫落評價，濾紙的重量變化小於3mg，其無脫落(判定：A)，切口無劣化，高階加工通過性優異。此外，即使追加以加熱至90℃的鹼水溶液將溶出後的切割薄膜纖維處理10分鐘，依然未發現切口的脫落。
以上述操作所採集的切割薄膜纖維中，在垂直於纖維軸之方向的剖面具有交互地具備突起部與溝槽部的突起形狀，該突起部的高度(HT)、突起部前端的 寬度(WAT)及底面的寬度(WBT)如表1所示，其滿足本發明之切割薄膜纖維的要件。又，可確認切口寬度變異值為5.3%，在觀察影像內皆維持0.9μm的切口寬度並獨立的切口。接著，實施耐磨耗性評價，因具有源自本發明之芯鞘複合纖維的耐磨耗性優異的切口形狀，故即使施加強制性之磨耗的情況下，亦未發現切口的剝離，樣本表面未發現原纖維化(耐磨耗性判定：良(A))。
不進行撥水處理而評價該耐久性優異之切割薄膜纖維的吸水性能，其顯現出優異的吸水性能(吸水高度132mm)。此外，以相同的方法所評價的圓剖面之PET單纖維(56dtex-24長絲)，其吸水高度為32mm，實施例1所得到之切割薄膜纖維具有一般圓剖面纖維4倍以上的吸水性能。又，特別是若對特徵相同之切割薄膜纖維實施撥水加工，則水的靜態接觸角超過130°，在實際使用時十分重要的動態撥水性能的等級判定平均為5.0級，由此可知其顯現出良好的撥水性能。結果顯示於表1。
(實施例2、3)
除了將芯鞘的複合比變更成70/30(實施例2)、90/10(實施例3)以外，全部依照實施例1實施。
在實施例2中，使芯比例減少，故相較於實施例1，其切口變深，但突起的寬度具有充分的厚度，故脫落及耐磨耗性皆為良好。另一方面，切口變成深溝槽，故吸水性提高。
在實施例3中，使芯比例增加，故突起寬度增加，對比實施例1，其耐久性更優異。此外，實施例3中，因切口深度減少，相較於實施例1，其吸水性等降低，但相較於一般的圓剖面纖維，則為3.6倍的吸水高度，其具有充分的吸水性能。結果顯示於表1。
(實施例4、5)
除了將芯鞘的複合比固定為80/20，並將芯成分的切口數變更為10處(實施例4)、50處(實施例5)以外，全部依照實施例1實施。
所有芯成分皆穩定存在具有所期望之突起部的結構，滿足本發明之要件，在實施例5中，突起的寬度因切口數增加的影響而變薄，依此而突起高度減少，故在溶出步驟中切口亦未脫落，而無問題。然而，雖在耐磨耗性評價中觀察到原纖維，但較為輕微，不會產生實際使用上的問題。結果顯示於表1。
Figure 105103672-A0202-12-0045-1
(比較例1)
使用實施例1所使用的PET1與共聚PET1作為芯成分及鞘成分，在日本特開2008-7902號公報所記載的芯成分與鞘成分之界面中，僅對芯成分突起部的數量穿設細孔，以「藉由設置成使鞘成分在該芯成分用細孔之間從纖維中心流往外圓周的溝槽來形成切口部」的以往習知的紡嘴進行紡絲。此時，以形成200處切口的方式，交互地設置芯成分的細孔和鞘成分用的溝槽，其他條件依照實施例1實施。
比較例1所採集之芯鞘複合纖維的剖面中，原理上，係於溝槽中使鞘成分在纖維剖面方向上流動以被覆芯成分的突起部，故難以控制切口形狀，突起部的高度不一致，且到達纖維內層(芯成分的外接圓直徑：15.8μm，突起部高度：平均3.3μm)。又，因設置大量的切口，故突起部的寬度為0.2μm而非常薄，突起部的底面部較細(WB/WA：0.8)。以實施例1所記載之方法，從這樣的芯鞘複合纖維溶出鞘成分，因配置於溝槽形成部分的鞘成分非常薄，故溶劑到達纖維內層非常耗時，藉由重量變化所引起的減量率檢討到完全溶出為止的時間，發現需要40分鐘，需要實施例1四倍以上的處理。比較例1中，因暴露於經長時間加熱的鹼水溶液中，溶出處理中突起部劣化，原本突起部的寬度亦非常薄，故纖維彼此的摩擦等導致突起部大量剝離(脫落判定：脫落多(C))。此外，即使進行溶出處理40分鐘以上，從重量來看，減量率亦持續增加，故繼續進行溶出處理，可目視確認到脫落的增加，樣本重量的減少增加至60分鐘處理(減量率：47%)。
比較例1所得到之切割薄膜纖維，因切口深入內層，切割薄膜纖維在壓縮方向的耐性低，切割薄膜纖維整體歪斜(異形度：2.6)。又，為了評價切口寬度而觀察纖維側面，發現突起部皆不獨立，因切口起伏，從觀察處發現切口寬度不平均(切口寬度變異值：28%)。接著，進行耐磨耗性試驗，在磨耗處理前後，樣本表層上的原纖維明顯增加，觸感亦為粗糙(耐磨耗性：不良(C))。結果顯示於表2。
(比較例2)
基於比較例1的結果，使突起部的寬度增加，故芯鞘比例直接固定為80/20，使總吐出量增加而進行紡絲，除此以外全部依照比較例1實施。
雖可藉由增加總吐出量，使突起部的寬度稍微變厚，但隨之切口變成深溝槽，而變成不滿足本發明之芯鞘複合纖維之要件的結果。因此，雖稍微具有抑制突起部脫落的效果，但尚未改善切割薄膜纖維的耐磨耗性。因該切口的劣化，即使實施撥水加工，亦無法顯現出撥水性。結果顯示於表2。
(比較例3)
與比較例2相同地增加突起部的寬度，故除了增加總吐出量，並使切口數減少為8處以外，全部依照比較例1實施。
雖可藉由減少切口數來大幅增加突起部的寬度，但因應用穿設有使鞘成分流入纖維內層之溝槽的紡嘴，故難以控制切口形狀，而形成比較例2同等以上的深溝槽。又，觀察切口形狀，發現溝槽部向內層擴張，而變成突起部的底面前端變細這種不滿足本發明之要件的芯鞘複合纖維(WB/WA：0.5)。
將比較例3所得到的芯鞘複合纖維進行溶出處理，突起部無法承受在溶出處理時所施加的變形，而發現與比較例2同等以上的突起部脫落(脫落判定：脫落中等(B))。
在溶出後切口寬度變寬，且變成向纖維內層擴張的形狀，故在被施加摩擦的情況下，突起部容易剝離，而於樣本表面存在大量原纖維。又，切口寬度較廣，故未發現如本發明般對水特性的特殊效果，其吸水性及撥水性皆遠不及本發明之切割薄膜纖維。此外，該等之水特性係源自切口的存在，因此認為在溶出處理等所導致的切口劣化亦會引起功能的降低。結果顯示於表2。
Figure 105103672-A0202-12-0048-2
(實施例6)
芯成分使用尼龍6(N6，熔融黏度：120Pa．s)、鞘成分使用實施例1所使用的共聚PET1(熔融黏度：55Pa．s)，分別使其於270℃下熔融後，進行量測，應用第9圖所示之分配孔的配置圖案，使1條芯鞘複合纖維形成50處切口，以總吐出量50g/min、芯鞘比例80/20的條件從24個孔吐出。其他條件全部依照實施例1實施。
實施例6的芯鞘複合纖維中形成所期望的剖面，該剖面上形成有24處寬度0.3μm、高度1.5μm的突起部，為突起部從前端往底面擴張的形狀(WB/WA：3.0)。又，顯示突起部之剛性的H/(WA)1/2亦為2.7而滿足本發明規定的範圍，切口深度為1.5μm，稍微具有深溝槽，但變成對外力具有耐久性的形狀。因此，該芯鞘複合纖維，在鞘成分的溶出處理中，亦未發現突起部的脫落，在鞘溶出後的耐磨耗性上，亦具有優異的特性。
又，於溶出後的切割薄膜纖維中均勻地配置纖維表層具有1.1μm之寬度的切口，其吸水性及撥水性皆顯現出優異的性能。結果顯示於表3。
(實施例7)
除了將芯成分變更成聚對苯二甲酸丁二酯(PBT，熔融黏度：160Pa．s)進行紡絲以外，全部依照實施例6實施。
關於實施例7所得到之芯鞘複合纖維及切割薄膜纖維，其亦具有與實施例6相同的耐久性及優異的性能。結果顯示於表3。
(實施例8)
除了將芯成分變更成聚丙烯(PP，熔融黏度：150Pa．s)而進行紡絲以外，全部依照實施例6實施。
關於實施例8所得到之芯鞘複合纖維及切割薄膜纖維，其亦具有與實施例6相同的優異耐久性。實施例8中可知，切割薄膜纖維係由顯示疏水性的PP所構成，雖難以顯現出吸水性能，但關於撥水性能，可不進行撥水加工而顯現出動態良好的撥水性。PP的密度為0.91g/cm3，亦具有輕量性，因此，認為其可廣泛應用於內衣或外衣等的舒適衣料用紡織品。結果顯示於表3。
(實施例9)
使芯成分為聚苯硫(PPS，熔融黏度：170Pa．s)、鞘成分為5.0莫耳%之5-磺基間苯二甲酸鈉所共聚合的聚對苯二甲酸乙二酯(共聚PET2，熔融黏度：110Pa．s)，於紡絲溫度300℃下進行紡絲，除此之外，全部依照實施例6實施。
在實施例9的芯鞘複合纖維中，亦具有滿足本發明之要件的突起部形狀，故沒有高階加工通過性及耐久性上的問題。已知實施例9所使用的PPS為疏水性聚合物，其係與水的親和性不佳的聚合物，但藉由作成為本發明之切割薄膜纖維，變成吸水高度118mm而顯現出高潤濕性的纖維。PPS係具有高化學藥品抗性的聚合物，故從現實用途來看，大多在電池隔離板或溶液的過濾器等液體中進行使用，吾人認為可將本發明之切割薄膜纖維在該等用途上有效應用。結果顯示於表3。
Figure 105103672-A0202-12-0051-3
(實施例10、11)
除了將芯鞘的複合比變更成70/30(實施例10)、90/10(實施例11)以外，全部依照實施例6實施。
在實施例10中，除了使芯比例減少，而相較於實施例6切口變深以外，亦使用親水性的尼龍6，而顯現出極優異的吸水性。又，因尼龍6的耐鹼性優異，而完全不會發生切口部的脫落。再者，因使用柔軟性優異的尼龍6，不僅切口變成深溝槽，磨耗耐性亦變強，亦未確認到切口部的破壞。
在實施例11中，使芯比例增加，故突起寬度增加，而形成磨耗處理後亦為獨立的突起部，耐久性優異。此外，實施例11中，藉由減少切口深度，相較於實施例6，吸水性等稍微降低，但相較於一般的圓剖面之PET纖維，為4.4倍的吸水高度，具有充分的吸水性能。結果顯示於表4。
(實施例12、13)
準備下述樹脂：於實施例1所使用之PET1(熔融黏度：140Pa．s)中，以0.3重量%(PET2)、3.0重量%(PET3)、7.0重量%(PET4)含有最大粒徑5.0μm且粒徑1.0μm以下為64.5重量%之氧化鈦以作為無機粒子的樹脂。
使鞘成分為PET2，使芯成分為PET3(實施例12)及PET4(實施例13)，除此之外，全部依照實施例1實施。
實施例12及實施例13中未發現含有無機粒子之影響，其剖面形成性皆為良好，可得到與實施例1相同的滿足本發明之要件的芯鞘複合纖維。接著，不從實施例12及實施例13之芯鞘複合纖維溶出鞘成分，在孔雀石綠(關東化學公司製)5%owf、乙酸0.5ml/L、乙酸鈉0.2g/L、浴比1：100、溫度120℃溶媒水的條件下，以使布料的染料吸盡率相同的方式，用上述方法進行染色，使用SM color computer(Suga Test Instruments股份有限公司製)，將布料重疊5片以上，在不透過照射光的狀態下測定L值。此處，該L值越小，表示顯色性越佳， 可知相對於以相同纖度所採集的PET3單獨纖維(L值：15.2)，實施例12(L值：13.2)及實施例13(L值：13.4)皆具有良好的顯色性。
接著，準備5片將該等纖維以28號半所編成的凸線織物樣本(5cm×5cm)，將其貼附於5cm×5cm正方形的內側鏤空4cm×4cm的黑色襯紙上。以SM color computer測定該貼附樣本的穿透率。將單獨襯紙(無樣本)的值設為100，由5片樣本的平均穿透率進行防穿透評價(S：穿透率5%以下、A：5~10%、B：10~15%、C：15%以上)。根據防穿透性評價可知，實施例12(判定：A)及實施例13(判定：S)皆具有優異的防穿透性，而具有前所未有的兼具顯色性與防穿透性的優異特性。
Figure 105103672-A0202-12-0054-4
1‧‧‧芯成分
2‧‧‧鞘成分

Claims (8)

  1. 一種芯鞘複合纖維，其特徵為：在包含兩種聚合物的芯鞘複合纖維中，該芯成分具有突起形狀，該突起形狀在垂直於纖維軸之方向的剖面上交互地具有突起部與溝槽部；該突起形狀在纖維軸方向上連續形成，該突起部的高度(H)、突起部前端的寬度(WA)、底面的寬度(WB)及相鄰突起部前端之間的距離(PA)同時滿足下式：1.0≦H/(WA)1/2≦3.0．．．(1) 1.2≦WB/WA≦3.0．．．(2) 0.1≦WA/PA≦0.5．．．(3)。
  2. 如請求項1之芯鞘複合纖維，其中芯成分包含含有0.1重量%至10.0重量%之無機粒子的聚合物。
  3. 一種切割薄膜纖維，其特徵為：其具有突起形狀，該突起形狀在垂直於纖維軸之方向的剖面上交互地具有突起部與溝槽部；該突起形狀在纖維軸方向上連續形成，該突起部的高度(HT)、突起部前端的寬度(WAT)、底面的寬度(WBT)、切口寬度(WC)及切割薄膜纖維的纖維直徑(DC)同時滿足下式：1.0≦HT/(WAT)1/2≦3.0．．．(4) 0.7≦WBT/WAT≦3.0．．．(5) 0.02≦WC/DC≦0.10．．．(6)。
  4. 如請求項3之切割薄膜纖維，其中關於突起部，垂直於纖維軸之方向的剖面中相鄰突起部前端之間的距離 (切口寬度(WC))的變異值(CV%)為1.0%以上20.0%以下。
  5. 如請求項3或4之切割薄膜纖維，其係以聚醯胺為主要成分。
  6. 一種纖維製品，其至少一部分包含如請求項1至5中任一項之纖維。
  7. 一種如請求項1或2之芯鞘複合纖維之製造方法，其特徵為：使用複合紡嘴進行紡絲：該複合紡嘴係用以使由熔融黏度比(鞘/芯)為0.1~1.0之2種成分的聚合物所構成的複合聚合物吐出的複合紡嘴，該複合紡嘴係由計量板、分配板及吐出板所構成，該計量板具有複數個量測各聚合物成分的計量孔，該分配板在使從計量孔吐出的聚合物進行合流的合流溝槽上穿設有複數個分配孔。
  8. 一種切割薄膜纖維之製造方法，其特徵為：從如請求項1或2之芯鞘複合纖維將鞘成分溶出去除。
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