WO2014077359A1 - 複合口金および複合繊維、複合繊維の製造方法 - Google Patents

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WO2014077359A1
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polymer
island
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増田正人
宮下雅臣
船越祥二
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東レ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a composite base for discharging a composite polymer stream composed of two or more kinds of polymers, a composite fiber obtained by melt spinning using a composite spinning machine using this composite base, and a method for producing the composite fiber It is about.
  • sea-island composite fiber which is one of the composite fibers, in cross-sectional observation, two or more kinds of polymers having different compositions are phase-separated, and one kind of polymer is dispersed in another polymer, and the former polymer is an island,
  • the latter polymer is a fiber that looks like the sea.
  • the former polymer may be referred to as “island polymer” and the latter polymer may be referred to as “sea polymer”.
  • the sea-island composite fiber After the sea-island composite fiber is manufactured by melt spinning, the sea polymer, which is an easily eluted component, is eluted, so that only the island polymer, which is a difficult-to-elute component, remains, and the filament diameter of the single fiber is extremely fine on the order of nanometers. Fibers can be obtained. In apparel applications, it provides a soft feel and fineness that cannot be obtained with ordinary fibers, and can be applied to artificial leather and new touch textiles. In addition, since the fiber spacing is dense, it can be developed as a high-density woven fabric for sports clothing that requires windproof and water repellency.
  • a method of forming a composite polymer flow with a composite die and manufacturing a composite fiber thereby is called a composite spinning method
  • a method of manufacturing by melt-kneading polymers is called a polymer alloy method.
  • the polymer alloy method ultrafine fibers can be produced in the same manner as the composite spinning method, but the control of the fiber diameter is limited, and it is difficult to obtain uniform ultrafine fibers.
  • the composite spinning method forms a composite polymer flow composed of two or more kinds of polymers with a composite die, and can precisely control the composite structure. For this reason, it is superior to the polymer alloy method in that a highly accurate yarn cross-sectional shape can be formed uniformly.
  • composite base technology is important in order to enable stable yarn cross-section control. For this reason, various proposals have been conventionally made.
  • FIG. 15 shows a partially enlarged longitudinal sectional view of the composite base of Patent Document 1.
  • description may be abbreviate
  • the pipe-type base shown in FIG. 15 includes a distribution device 1 provided with a sea polymer introduction flow path 21, an island polymer introduction flow path 22, a pipe 20 and a sea polymer distribution chamber 23, and a discharge plate provided with a composite polymer discharge hole 15. 2 and the contracted plate 3 provided with the nozzle discharge hole 6.
  • the sea polymer as an easily eluting component is led from the sea polymer introduction flow path 21 to the sea polymer distribution chamber 23 and fills the outer periphery of the pipe 20.
  • the island polymer as a hardly eluting component is guided from the island polymer introduction flow path 22 to the pipe 20 and discharged from the pipe 20.
  • the island polymer discharged from the pipe 20 is inserted into the sea polymer filled in the sea polymer distribution chamber 23, and the sea polymer forms a composite polymer flow covering the island polymer. Thereafter, the composite polymer flow passes through the composite polymer discharge holes 15, and the composite polymer flows join together and is discharged from the die discharge hole 6, thereby forming a composite fiber having a sea-island cross section.
  • the pipe type die as described above, by increasing the number of pipes 20 per unit area to the processing limit, the number of island components increases in the cross section of the sea-island composite fiber, and the number of ultrafine fibers after sea polymer elution is reduced. It can be increased or the fiber diameter of the ultrafine fiber can be reduced.
  • FIG. 17 is a partially enlarged plan view of the discharge plate employed in Patent Document 2 and Patent Document 3. In the discharge plate of FIG.
  • FIG. 16 is a partially enlarged plan view of a discharge plate having a shape disclosed in Patent Document 4.
  • FIG. 16 when a certain island discharge hole 13 provided in the discharge plate is used as a reference, the island discharge hole 13a adjacent to the island discharge hole 13 at the shortest center distance and the reference island discharge hole 13 are Each discharge hole is arranged so that at least a part of the sea discharge hole 12 exists in a region surrounded by two common outer tangent lines 30. For this reason, in the discharge plate of FIG.
  • the sea polymer is forcibly disposed between the island polymers, and the island polymer discharged from the island discharge holes 13 and the island discharge holes 13a can be prevented from joining. . Therefore, even when the adjacent island discharge holes 13 are brought close to the processing limit level, the island polymer can be prevented from joining, so the number of discharge holes from which the island polymer is discharged per cross-sectional area of the discharge introduction holes. Can be made larger.
  • the sea polymer dissolved by the solvent is not efficiently discharged between the island polymers or between the ultrafine fibers, and the elution efficiency of the sea polymer is reduced. There is a case. Therefore, the time to completely dissolve the sea polymer is increased, and in particular when obtaining nanofibers, the functions expected of nanofibers such as degradation of nanofibers and aggregation of nanofibers are obtained. There were issues such as being unable to do so.
  • an object of the present invention is to provide a sea-island composite fiber having good sea polymer elution efficiency at the time of sea polymer elution, and to provide a composite base suitable for the production of the sea-island composite fiber.
  • the sea-island composite fiber, the method for producing the sea-island composite fiber, and the composite base of the present invention have the following configurations.
  • a composite fiber having a sea component and an island component In cross-sectional observation of composite fibers, A sea island region where a plurality of island components are arranged in the sea component; One or more sea component regions formed only by sea components and sandwiched by sea island regions; A composite fiber having a width (H) of the sea component region larger than a maximum value of the distance (W) between the adjacent island components existing in the sea island region.
  • the ratio (L / D) of the length (L) of the sea component region to the diameter (D) of the composite fiber is 0.25 or more. fiber.
  • At least one sea component has a length of the sea component region in which the width (H) of the sea component region is greater than the width (H) of the sea component region than the maximum diameter (d) of the island component.
  • a composite base includes a distributor for distributing each polymer, A discharge plate located downstream in the polymer spinning path direction of the distributor and having a plurality of sea discharge holes and at least one discharge hole selected from a plurality of island discharge holes and a plurality of composite polymer discharge holes When, Located on the downstream side of the discharge plate in the polymer spinning path direction, The sea discharge hole and the island discharge hole, The sea discharge hole and the composite polymer discharge hole, And a contraction plate having a discharge introduction hole communicating with a discharge hole of a combination of discharge holes selected from any of the combination of the sea discharge hole, the island discharge hole, and the composite polymer discharge hole, Consists of.
  • the discharge plate has a discharge hole assembly including a plurality of discharge holes, and the discharge hole assembly includes a sea component region forming discharge hole group formed from the sea discharge holes. It shall consist of at least one sea island discharge hole group formed from any one of i) to (v).
  • the sea component region forming discharge hole groups are arranged continuously from the outer periphery to the inside of the discharge hole assembly so as to sandwich a part of the sea island discharge hole group on both sides.
  • the distribution device has a plurality of composite polymer discharge holes, and is configured by laminating one or more distribution plates formed with distribution holes and / or distribution grooves, or the distribution holes or Any one of the composite caps, wherein the distribution groove communicates with one or more kinds of discharge holes selected from the sea discharge holes, the island discharge holes, and the composite polymer discharge holes of the discharge plate.
  • the distribution device has a plurality of composite polymer discharge holes, A plurality of pipes arranged in a one-to-one correspondence with the composite polymer discharge holes of the discharge plate, and for supplying the island polymer to the polymer discharge holes; A sea polymer introduction channel for supplying the sea polymer; A sea polymer distribution chamber provided to communicate with the sea polymer introduction flow path and surround the plurality of pipes; And the composite polymer discharge hole of the discharge plate communicates with the pipe and the sea polymer distribution chamber.
  • a sea discharge hole that forms a part of the discharge hole assembly is arranged at each vertex of the n-angle lattice, and an island discharge hole that forms a part of the discharge hole assembly is a gravity center position of the n-angle lattice.
  • Distribution hole means a hole that is formed by a combination of a plurality of distribution plates and distributes the polymer in the direction of the polymer spinning path.
  • the “distribution groove” means that a groove is formed by a combination of a plurality of distribution plates and plays a role of distributing the polymer in a direction perpendicular to the polymer spinning path direction.
  • the distribution groove may be an elongated hole, or an elongated groove may be dug.
  • the “polymer spinning path direction” refers to the main direction in which each polymer flows from the distributor to the die discharge hole.
  • Composite polymer discharge hole refers to a discharge hole through which a composite polymer in which an island polymer and a sea polymer are joined in a core sheath, side-by-side, layered, sea-island, or circumferential shape is discharged.
  • Poly filling density refers to a value obtained by dividing the sum of the number of island discharge holes and the number of composite polymer discharge holes by the sum of the cross-sectional areas of the discharge introduction holes. In the present invention, there may be only island discharge holes or only composite polymer discharge holes. “Diameter” in fiber cross-sectional observation means the diameter of a circle having the same area as the area of the figure when the figure whose diameter is to be defined is not a circle. However, for the fiber from which the sea polymer is removed and only the island polymer remains, the diameter of the circumscribed circle of the fiber cross section is used.
  • the “center” of the figure in the fiber cross section observation means the position of the center of gravity.
  • sea removal means that the sea polymer of the composite fiber is eluted with a solvent.
  • the sea polymer can be easily eluted efficiently with a solvent, and an extremely thin ultrafine fiber can be obtained.
  • die of this invention the said composite fiber can be manufactured easily.
  • die used for embodiment of this invention. 1 is a schematic longitudinal sectional view of the periphery of a composite base, a spin pack and a cooling device used in an embodiment of the present invention.
  • Sectional drawing of the composite fiber which is an example of this invention Sectional drawing of the composite fiber which is an example of this invention. Sectional drawing of the composite fiber which is an example of this invention. Sectional drawing of the composite fiber which is an example of this invention. Sectional drawing of the composite fiber which is an example of this invention. Sectional drawing of the composite fiber which is an example of this invention. Sectional drawing of an example of the conventional composite fiber.
  • the partial enlarged plan view of the discharge plate used for embodiment of this invention The partial enlarged plan view of the discharge plate used for embodiment of this invention.
  • the partial enlarged plan view of the discharge plate used for embodiment of this invention The partial enlarged plan view of the discharge plate used for embodiment of this invention.
  • the partial enlarged plan view of the discharge plate used for embodiment of this invention The partial enlarged plan view of the discharge plate used for embodiment of this invention.
  • the conjugate fiber of the present invention includes a sea island region 42 in which an island component 43 is disposed in a sea component 41 and a sea component region 44 formed only by the sea component 41. It is characterized by being.
  • the sea component region 44 referred to in the present invention is formed of only a sea polymer as shown in FIG. 13, and the width (H) of the sea component region exists in the sea island region and is a distance between adjacent island components. An area larger than the maximum value of.
  • this sea component region exists in a state sandwiched by the sea island region of the conjugate fiber, and there are one or more in cross-sectional observation.
  • the composite fiber of the present invention is one of the objects for producing ultrafine fibers, and this structure is used so that the efficiency of sea polymer elution treatment does not decrease even when the island packing density is increased. It is to do.
  • the treatment with the solvent gradually proceeds gradually from the outer layer of the composite fiber.
  • the sea polymer elution process reaches the inside of the composite fiber, even the island components are affected by the solvent. For this reason, the obtained ultrafine fiber has a problem that the quality is remarkably lowered or the sea removal is not completed.
  • the inventors have conceived of providing a sea component region made of only a sea polymer in cross-sectional observation. That is, in the composite fiber of the present invention, when the sea polymer of the composite fiber is eluted, the sea polymer in the sea component area is eluted faster than the solvent dissolves the sea polymer present in the sea island area. For this reason, since the solvent reaches the center of the composite fiber at an early stage, the elution time of the sea polymer can be shortened.
  • the distance between adjacent island components in the sea island region (distance between island components; W) and the width (H) of the sea component region can be obtained as follows.
  • the composite fiber is embedded with an embedding agent such as an epoxy resin, and the cross section is cut with a microtome, and then the cut surface is photographed at a magnification at which the entire cross section can be observed with a scanning electron microscope (SEM). To do.
  • SEM scanning electron microscope
  • the metal compound is dyed, the contrast difference between the island component and the sea component can be clarified.
  • the width of the sea component region can be measured using image processing software from cross-sectional images of 10 or more randomly selected composite fibers.
  • the distance between island components and the width of the sea component region referred to here are the distance between island components and the sea component region expressed in the image of the cut surface, with the cross section perpendicular to the fiber axis taken from the image.
  • Means the width of This distance between island components refers to the minimum value of the distance between a certain island component and another island component for two adjacent island components in the sea island region.
  • the sea component width is calculated as follows. A boundary line between the sea component region and the sea island component region is assumed. Assuming points constituting the boundary line, the shortest distance from each point to the boundary line between the sea-island component and the sea-island region in the opposite direction is obtained. The distance between the island components and the width of the sea component region are both measured in ⁇ m to the second decimal place, and the second decimal place is rounded off. The above operation was performed at 10 or more locations that were randomly selected. The average value of the measured values was adopted for the island component distance.
  • the width (H) of the sea component region and the diameter (D) of the composite fiber are in a relationship satisfying 0.001 ⁇ H / D ⁇ 0.2. Is preferred.
  • the composite fiber is physically stimulated by the liquid flow at the time of processing, so that the cracks once formed are sea polymer. Expands as the elution process progresses.
  • force is applied to the composite fiber in the compression direction due to the effect of the liquid flow described above, it is physically divided. Considering the ease of solvent penetration and crack formation inside the composite fiber, the larger the H / D, the better.
  • the H / D is preferably 0.01 or more, and more preferably 0.03 or more.
  • it is preferable from the point that the quality control by the homogeneity (for example, diameter, shape) of the cross-sectional form of the composite fiber and the plurality of island components existing, and cross-sectional observation is easy.
  • the cross-sectional area (As) of the sea component region has a ratio of a certain value or more with respect to the cross-sectional area (Ac) of the composite fiber.
  • the larger the As / Ac parameter the better the sea removal efficiency.
  • the amount of sea polymer used to form the sea component region is small, and the sea island cross section is also formed in the sea island region. Therefore, the sea-island composite fiber of the present invention can be produced at a high island polymer ratio. Further, in addition to the homogeneity of island components and the ease of quality control described above, it is not necessary to unnecessarily increase the difficulty level of the base design.
  • the sea island region existing in the composite fiber of the present invention refers to a region where a plurality of island components exist in the sea component as described above, and the island components are regularly arranged in the sea island region. preferable.
  • the regular arrangement referred to here is, as illustrated in FIG. 19, a straight line connecting the centers of two adjacent island components in four adjacent island components (45- (a) (2 in FIG. 19).
  • the straight line connecting the centers of two island components) and 45- (b) are preferably in parallel relation.
  • the parallel relationship means that the angle formed by the two straight lines is 0 ° or more and 5 ° or less.
  • the angle between the two straight lines as described above is calculated at 20 or more decimal points for the section of the composite fiber taken at random. If the value obtained by measuring to the first place and rounding off the decimal point of the average value is within the above range, it is assumed that the average value is in parallel relation.
  • the ratio (L / D) of the length (L) of the sea component region to the diameter (D) of the composite fiber in the composite fiber of the present invention is 0.25 or more. It is preferable (see, for example, FIG. 13). In such a range, in the initial stage of the elution treatment of the sea polymer, cracks occur in the sea component region, and when the solvent enters, the specific surface area of the sea polymer exposed to the solvent increases. Elution of a typical sea polymer. This is because the sea polymer is dissolved by treatment with a solvent.
  • the sea polymer is eventually embrittled, but because it is formed from a sea polymer that tends to dissolve, it is embrittled at the initial stage of the elution process, and is eluted with a liquid dyeing machine.
  • a crack is easily formed by receiving a physical stimulus by a liquid flow.
  • Such crack formation due to embrittlement of the sea component region appears when the ratio of the diameter of the composite cross section to the width of the sea component region is 0.25 or more, but L / D is 0.50 or more. More preferably.
  • the width (H) of the sea component region in the conjugate fiber of the present invention is larger than the maximum diameter (d) of the island component. This is because the effect of improving the sea removal efficiency due to the arrangement of the sea component region targeted by the present invention basically depends on the width (H) of the sea component region.
  • the diameter is larger than the maximum diameter (d)
  • At least one sea component has a length of the sea component region in which the width (H) of the sea component region is greater than the width (H) of the sea component region than the maximum diameter (d) of the island component. It is preferable that length (L1) is 1/4 or more of the diameter (D) of the composite fiber.
  • the evaluation method of the diameter of this island component is as follows. That is, as in the case of the width of the sea component region, a cross section of the sea-island composite fiber is photographed, and an image is photographed at a magnification at which 150 or more island components can be observed in the multifilament of the composite fiber. The diameter of 150 island components randomly extracted from the captured image is measured.
  • the term “island component diameter” as used herein means the diameter of a virtual circle that circumscribes a cross section perpendicular to the fiber axis from a two-dimensional image and that circumscribes the cut surface at three or more points. To do. Regarding the value of the island component diameter, the first decimal place is measured in nm units, and the decimal part is rounded off. The diameter of the 150 island components photographed was examined, and this maximum value was defined as the maximum diameter (d) of the island components referred to in the present invention.
  • the maximum diameter (d) of the island component is smaller than the width (H) of the sea component region. From the viewpoint of suppressing the inhibition of the crack formation described above, H / It is more preferable that the relationship of d is 2.0 or more.
  • the diameter of the island component is preferably 100 to 5000 nm, and if it is within this range, the sea removal efficiency of the present invention is improved, and the sea polymer elution treatment is performed.
  • the ultrafine fibers subjected to the above process become ultrafine fibers having high quality and excellent characteristics.
  • the fiber diameter is in the range of 100 to 5000 nm, the effect of the sea component region of the present invention becomes more prominent without hindering the elution treatment of the sea polymer, and the limit that cannot be reached by a single spinning technique. It is also possible to collect ultrafine fibers having a specific fineness.
  • the ultrafine fiber generated from the composite fiber of the present invention has a soft touch and fineness that cannot be obtained with ordinary fibers (several tens of ⁇ m).
  • it can be used as, for example, a material for artificial leather or high-quality apparel.
  • it can be used for sports clothing that requires high wind resistance and water repellency by making use of the denseness of the fiber spacing to form a high-density fabric.
  • the ultrafine fiber enters into a fine groove, and dirt is trapped in an increase in specific surface area and fine interfiber spaces. For this reason, high adsorptivity and dust collection property are expressed.
  • the island component can be less than 100 nm, but the island component has a diameter of preferably 100 nm or more from the viewpoint of handling property during the elution treatment of the sea polymer.
  • the composite fiber of the present invention for the production of the above-described ultrafine fiber and a fiber product comprising the same, and it is possible to improve the basic characteristics of the ultrafine fiber such as mechanical characteristics that have been difficult in the past. Or by increasing the homogeneity of the ultrafine fiber bundle, it is possible to improve the quality of the fiber product made of the bundle.
  • an island polymer is often a hardly soluble component and a sea polymer is often an easily soluble component.
  • the island polymer may be polyethylene terephthalate (PET), and the sea polymer may be copolymerized PET for easy dissolution.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the copolymerized PET used as the sea polymer has a higher dissolution rate in the solvent than the island polymer.
  • the island polymer may be treated with the solvent. In particular, when the island component diameter is reduced, this effect is very remarkable.
  • the specific surface area of the island component is increased, so that the mechanical properties of the ultrafine fiber bundle are reduced, and the island component and the inner layer arranged in the outermost layer in the composite fiber are arranged.
  • the quality of the island component may be reduced, for example, the diameter may be different.
  • the solvent treatment extends from the initial stage of the elution treatment of the sea polymer to the inside of the conjugate fiber.
  • the problem of degrading quality that has been achieved is extremely small.
  • increasing the island polymer ratio can efficiently transmit the stress in the spinning process (spinning, stretching) to the island component, and therefore the fiber structure of the island component can be highly generated. For this reason, in addition to being able to enhance the mechanical properties of the ultrafine fibers, it is possible to improve the resistance to the solvent itself by the progress of the oriented crystallization of the island components.
  • the presence of the sea component region which is a requirement of the present invention, does not decrease the elution efficiency of the sea polymer even if the island packing density, which has been a conventional problem, is increased. For this reason, it is possible to make ultrafine fibers by making them into multiple islands. Furthermore, by increasing the ratio of island polymers, it is possible to stably produce ultrafine fibers excellent in basic properties such as mechanical properties with high productivity. If the sea component region that realizes such an effect satisfies the range defined in the present invention, the effect including that illustrated in FIGS. 13, 14, and 20 to 26 is exhibited. This is particularly effective when the sea component region is arranged in the inner direction from the surface of the composite fiber.
  • the sea component region exists with a certain cross-sectional area ratio, the splitting of the composite fiber by the crack formation proceeds efficiently. Furthermore, if the viewpoint of the division
  • the sea-island composite fiber of the present invention preferably has a breaking strength of 0.5 to 10.0 cN / dtex and an elongation of 5 to 700%.
  • the strength is a value obtained by calculating a load-elongation curve of a multifilament under the conditions shown in JIS L1013 (1999), and dividing the load value at the time of breaking by the initial fineness. It is a value obtained by dividing the elongation at break by the initial test length.
  • the initial fineness means a value obtained by calculating the mass per 10,000 m from a simple average value obtained by measuring the mass of the unit length of the fiber a plurality of times.
  • the breaking strength of the sea-island composite fiber of the present invention is preferably 0.5 cN / dtex or more.
  • the upper limit that can be produced is about 10.0 cN / dtex.
  • the elongation is preferably 5% or more in consideration of the processability of the post-processing process.
  • the upper value of the elongation of a normally manufacturable item is 700%.
  • the breaking strength and elongation can be adjusted by controlling the conditions in the production process according to the intended application.
  • the breaking strength should be 1.0 to 4.0 cN / dtex and the elongation should be 20 to 40%. Is preferred. For sports apparel applications where the usage is relatively severe, it is preferable that the breaking strength is 3.0 to 5.0 cN / dtex and the elongation is 10 to 40%.
  • the ultrafine fibers can be used as wiping cloths or abrasive cloths in non-clothing applications. In these applications, the textile product is rubbed against the object while being pulled under load. Therefore, it is preferable that the breaking strength is 1.0 cN / dtex or more and the elongation is 10% or more. By setting the mechanical characteristics within such a range, for example, the ultrafine fibers are not cut and dropped during wiping.
  • the sea-island composite fiber of the present invention is made into various intermediates such as fiber winding packages, tows, cut fibers, cotton, fiber balls, cords, piles, woven and knitted fabrics, and non-woven fabrics. It is possible to make various textile products.
  • the sea-island composite fiber of the present invention can be used as a fiber product by using it as it is untreated, partially removing the sea polymer, or treating the island polymer.
  • Textile products include general clothing such as jackets, skirts, pants and underwear, sports clothing, clothing materials, interior products such as carpets, sofas and curtains, vehicle interiors such as car seats, cosmetics, cosmetic masks, wiping cloths, It can be used for daily use such as health supplies, environment and industrial materials such as abrasive cloths, filters, hazardous substance removal products, battery separators, and medical uses such as sutures, scaffolds, artificial blood vessels, blood filters, etc. .
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a composite base that is one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the composite base 7 of the present invention and the spinning pack 8 and the cooling device 9 used therewith and the periphery thereof.
  • FIG. 4 is a plan view of a discharge plate used as one embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a partially enlarged plan view of FIG. 3, FIG. 7, FIG. 8, FIG. 9, FIG. 11, FIG. 12, FIG. 18, FIG. 27 to FIG. 35 are partial enlarged plan views of discharge plates used in various embodiments of the present invention.
  • these are the schematic for conveying the main point of this invention, and the description in a figure is simplified.
  • the number of holes and grooves and the dimensional ratio thereof are not limited to those shown in the drawings, and can be changed according to the embodiment.
  • the composite base 7 used in the embodiment of the present invention is mounted on the spin pack 8 and fixed in the spin block 10 as shown in FIG.
  • a cooling device 9 is provided under the composite base 7.
  • the composite base 7 is configured by sequentially laminating a distribution device 1 for distributing each polymer, a discharge plate 2, and a contracted flow plate 3.
  • the discharge plate 2 is formed with island discharge holes 13 for discharging island polymers or sea discharge holes 12 for discharging sea polymers.
  • the sea-island discharge hole group in which the sea discharge holes 12 form a group and the sea component region forming discharge hole group in which only the sea discharge holes 12 form a group form a discharge hole assembly 18. Yes.
  • the polymer of each component distributed by the distribution device (not shown) is discharged from the island discharge holes 13 or the sea discharge holes 12 shown in FIG. 5, and the polymers of the respective components merge to form a composite polymer.
  • a flow is formed.
  • the composite polymer flow passes through the discharge introduction hole 4 and the contraction hole 5 of the contraction plate shown in FIG.
  • This composite polymer flow is cooled and solidified by the air flow blown out by the cooling device 9 after being discharged from the die discharge hole 6 shown in FIG.
  • an oil agent is given, it is wound up as a sea-island composite fiber.
  • the annular cooling device 9 that blows the airflow inwardly is adopted, but a cooling device that blows the airflow from one direction may be used.
  • the discharge plate used in the composite base of the embodiment of the present invention includes a sea component region forming discharge hole group formed of a plurality of sea discharge holes 12, and the following (i) to (i) There is a discharge hole group (hereinafter referred to as “sea island discharge hole group”) for forming at least one sea-island region formed from any of (v), and these discharge holes are combined into one discharge hole. Construct an aggregate.
  • the sea component region forming discharge hole groups are continuously arranged so as to be sandwiched between the sea island discharge hole groups.
  • the arrangement of the sea island discharge hole group formed by the combination of (i) below is shown in FIG. 5
  • the arrangement of the sea island discharge hole group formed from (ii) is the sea island formed by the combination of FIG.
  • FIG. 9 and FIG. 11 show the arrangement of the sea-island discharge hole groups formed by the combination of FIG. 9 and (iv), and FIG. 18 shows the arrangement of the sea-island discharge hole groups formed by the combination of (v).
  • (i) Sea discharge hole 12 and island discharge hole 13 (ii) Composite polymer discharge hole 15 (iii) Sea discharge hole 12 and composite polymer discharge hole 15 (iv) Island discharge holes 13 and composite polymer discharge holes 15 (v) Sea discharge hole 12, island discharge hole 13, and composite polymer discharge hole 15
  • the principle that the sea component region can be formed when the sea-island discharge hole group has the arrangement (i) will be described along the flow of the polymer.
  • the island polymer and the sea polymer are discharged all at once from the discharge plate 2 shown in FIG.
  • the discharged polymer flows along the direction of the polymer spinning path and widens in a direction perpendicular to the direction of the polymer spinning path, so that adjacent polymers merge to form a composite polymer stream.
  • FIG. 5 it is possible to produce a composite fiber having a sea component region 44 as shown in FIG. 13 by installing a sea island discharge hole group of only the sea discharge holes 12 as shown in FIG. It is valid.
  • the discharged polymer moves so as to widen to fill the flow path space, simply separating the distance between the sea-island discharge hole groups as shown in FIG. It is difficult to form the component region 44.
  • the width of the polymer is increased. For this reason, the cross section of the fiber becomes unstable due to misalignment of the island polymer, and the composite fiber in which a uniform island component is formed is not obtained.
  • the sea island discharge hole group As shown in FIG. 5, it is effective to install the sea island discharge hole group on the composite base so as to be separated into four, and to provide the sea discharge hole 12 therebetween.
  • the sea discharge area 12a for the sea component area is provided while the sea island discharge hole group is separated, thereby suppressing the widening of the sea island area and destabilizing the fiber cross section. It becomes possible to do.
  • the sea discharge holes 12 are arranged at the apexes of the hexagonal lattice, and the island discharge is performed at the hexagonal barycentric position constituting the lattice.
  • the hole 13 is arranged.
  • FIG. 7 shows a quadrangular lattice and FIG. 8 shows a triangular lattice.
  • the hole filling density can be further increased.
  • the hole packing density in the order of the triangular lattice, the quadrangular lattice, and the hexagonal lattice as the arrangement pattern of the sea-island discharge hole group, but there are restrictions on the yarn production conditions such as the island polymer ratio. Since it may be born, it is preferable to determine the arrangement pattern of the holes according to the cross-sectional shape of the target conjugate fiber.
  • FIG. 6 is a partially enlarged longitudinal sectional view of the discharge plate.
  • the distribution device is configured by laminating at least one thick plate called a weighing plate 16 and one thin plate called a distribution plate 17.
  • the measuring plate 16 and the distribution plate 17 are installed so that the center position (core) of the composite base 7 is aligned by a positioning pin.
  • the measuring plate 16 and the distribution plate 17 can be fixed with screws, bolts, or the like.
  • metal bonding diiffusion bonding
  • This channel hole makes it possible to supply the polymer uniformly to the inflow channel of the distribution plate 17 located at the uppermost part by giving a constant channel pressure loss to the polymer.
  • a distribution groove 51 and / or a distribution hole 52 for distributing the island polymer and the sea polymer are formed.
  • the distribution groove 51 guides the polymer in the direction perpendicular to the polymer spinning path direction (left arrow and right arrow in FIG. 6), and the distribution hole 52 forms the polymer in the polymer spinning path direction (down arrow in FIG. 6).
  • the distribution plate 17 having the distribution holes 52 and the distribution plate 17 having the distribution grooves 51 are alternately stacked, the position downstream of the distribution hole 52 in the polymer spinning path direction is determined.
  • One distribution groove 51 that communicates with each other is formed. For this reason, a tournament type flow path that forms a plurality of distribution holes 52 communicating with the end of the distribution groove 51 is formed, and the polymer of each component distributed by the measuring plate 16 is further reduced to a finer polymer. It can be divided uniformly.
  • FIG. 3 is a partially enlarged plan view of a discharge plate
  • FIG. 10 which is a schematic longitudinal sectional view of a composite base.
  • the discharge plate shown in FIG. 3 means that the sea-island discharge hole group is composed of composite polymer discharge holes.
  • the one shown in FIG. 3 is generally called a pipe-type base, and the sea-island discharge hole group is composed of composite polymer discharge holes 15.
  • the distribution device 64 includes a pipe 62 that supplies island polymer, a sea polymer introduction channel 61 that supplies sea polymer, and a sea polymer distribution chamber 63 that communicates with the sea polymer introduction channel 61. Is formed.
  • the pipe 62 of the distribution device 64 is formed to communicate with the composite polymer discharge hole 66 of the sea-island discharge hole group in a one-to-one correspondence.
  • the sea polymer distribution chamber 63 is formed in communication with the composite polymer discharge hole 66 and the sea discharge hole 65 of the sea component region forming discharge hole group.
  • the island polymer discharged from the pipe 62 of the sea-island discharge hole group and the sea polymer discharged from the sea polymer distribution chamber 63 merge at the composite polymer discharge hole 66.
  • the composite polymer flow has a core-sheath structure of an island polymer as a core and a sea polymer as a sheath.
  • the sea polymer is supplied from the sea polymer distribution chamber 63 to the sea discharge hole 65 of the sea component region forming discharge hole group.
  • the composite polymer discharged from the sea-island discharge hole group and the sea polymer discharged from the sea component region forming discharge hole group merge at the lower surface of the discharge plate 67.
  • the composite fiber having the sea component region of the present invention formed in a cross section can be manufactured. It becomes possible.
  • the sea-island discharge hole group 19 is arranged in a cage (iii)
  • the sea island discharge hole group is composed of the composite polymer discharge hole 15 and the sea discharge hole 12.
  • Each polymer supplied from a distribution device (not shown) is distributed and supplied to each hole of the discharge plate.
  • the composite polymer discharge hole 15 of the sea-island discharge hole group shown in FIG. 9 the sea polymer and the island polymer merge to form and discharge a composite polymer flow. Further, only the sea polymer is discharged from the sea discharge hole 12.
  • each polymer is discharged from the composite polymer discharge hole 15 and the sea discharge hole 12 of a sea island discharge hole group, each polymer merges, and it becomes a composite polymer flow with a sea island form.
  • the feature of the embodiment shown in FIG. 9 is that in addition to the composite polymer discharge hole 15, the sea discharge hole 12 is installed in the sea island discharge hole group. For this reason, the sea polymer is arranged around the core-sheath-type composite polymer flow (core: island polymer, sheath: sea polymer) formed by the composite polymer discharge holes 15. Therefore, in the case of the composite fiber shown in FIG. 13, the distance between the island components 43 can be increased.
  • FIG. 11 is a partially enlarged plan view of the discharge plate.
  • the sea-island discharge hole group is composed of a composite polymer discharge hole 15 and an island discharge hole 13.
  • Each polymer supplied from a distribution device (not shown) is distributed and supplied to each hole of the discharge plate.
  • the composite polymer discharge hole 15 of the sea-island discharge hole group the sea polymer and the island polymer merge to discharge a composite polymer flow. Further, only the island polymer is discharged from the island discharge hole 13.
  • island discharge holes 13 are formed in the island discharge hole group in addition to the composite polymer discharge holes 15. For this reason, it becomes possible to form a composite polymer flow in which island polymers are present around a core-sheath polymer stream (core: island polymer, sheath: sea polymer). As a result, compared with the arrangement (ii) shown in FIG. 3, the hole filling density can be increased, so that more island components can be arranged in the cross section of the composite fiber.
  • FIG. 18 is a partially enlarged plan view of the discharge plate.
  • the sea island discharge hole group is formed by the composite polymer discharge hole 15, the sea discharge hole 12, and the island discharge hole 13.
  • Each polymer supplied from a distribution device (not shown) is distributed and supplied to each hole of the discharge plate.
  • the sea polymer and the island polymer merge to discharge a composite polymer flow.
  • the island discharge holes 13 discharge only the island polymer, and the sea discharge holes 12 discharge only the sea polymer.
  • island discharge holes 12 and sea discharge holes 13 are formed in the island discharge hole group in addition to the composite polymer discharge holes 15.
  • a core-sheath (core: island polymer, sheath: sea polymer) polymer and island polymer can form a composite polymer flow surrounded by the sea polymer. Therefore, the number of island components in the composite fiber is larger than the arrangement (iv) shown in FIG. 11 and smaller than the arrangement (iii) shown in FIG.
  • the distance between the island components is wider than the arrangement (iii) shown in FIG. 9 and narrower than the arrangement (iv) shown in FIG.
  • the improvement of the elution efficiency of the archipelago and the sea polymer is intermediate between the arrangement of (iii) and the arrangement of (iv).
  • the composite polymer flow formed from the composite polymer discharge hole 15 shows an example in which the island polymer and the sea polymer have a core-sheath structure. It is not limited.
  • This composite polymer flow may be side-by-side, multilayer, sea-island, or the like, and can be formed in various ways depending on the state of distribution and merging of each polymer in the distribution device.
  • the sea component region forming discharge hole group of the present invention has a radius of 0 from the outer periphery of the circumscribed circle of the discharge hole assembly 18.
  • the object of the present invention can be achieved even when a part of the sea-island discharge hole group is continuously arranged to sandwich the both sides of the sea component area forming discharge hole group up to an area within 0.5R.
  • the elution discharge hole group is not limited to the cross arrangement, and may be a radial arrangement, a lattice arrangement, or a river arrangement, and an important point here is that a part of the sea island discharge hole group touches both sides.
  • the sea component region forming discharge hole group is arranged in a shape.
  • the shape of the composite base 7 shown in FIG. 1 when viewed from above is not limited to a circular shape, and may be a quadrangle or a polygon.
  • assembly 18 shown in FIG. 4 can be changed according to the number of sea island composite fibers, the number of yarns, and a cooling device.
  • the cooling device 9 shown in FIG. 2 is an annular cooling device, it is preferable that the nozzle discharge holes or the discharge hole aggregates be arranged in a ring over one or more rows.
  • the cooling device 9 shown in FIG. 2 is a one-way cooling device, it is preferable to arrange the nozzle discharge holes or the discharge hole aggregates in a staggered manner.
  • Each channel hole for discharging the polymer of each component may be any shape such as a circle, a polygon, and a star. Further, according to the embodiment, each flow path hole can be changed such that the cross section changes along the polymer spinning path direction.
  • the discharge introduction hole 4 shown in FIG. 1 relaxes the flow velocity difference immediately after the island polymer and the sea polymer merge by providing a constant running section from the lower surface of the discharge plate 2 in the direction of the polymer spinning path. It serves to stabilize the composite polymer stream.
  • the diameter of the discharge introduction hole 4 is larger than the diameter of the circumscribed circle of the discharge hole assembly disposed on the discharge plate 2, and the cross-sectional area of the circumscribed circle of the discharge hole assembly and the section of the discharge introduction hole 4 are cut off. It is preferable that the area ratio is as small as possible.
  • the composite base 7 can be downsized by setting the reduction angle ⁇ of the flow path from the discharge introduction hole 4 to the base discharge hole 6 in the range of 50 to 90 °. Instability phenomena such as draw resonance of the composite polymer stream can be suppressed, and the composite polymer stream can be supplied stably.
  • the production method of the conjugate fiber of the present invention can be carried out with a known complex spinning machine, and the use of the complex die 7 shown in FIG. 1 controls the unique complex cross section of the present invention. preferable.
  • the object of the present invention is to produce sea-island composite fibers for generating ultrafine fibers.
  • polyethylene terephthalate or a copolymer thereof, polyethylene naphthalate, polybutylene terephthalate, poly Examples thereof include melt-moldable polymers such as trimethylene terephthalate, polypropylene, polyolefin, polycarbonate, polyacrylate, polyamide, polylactic acid, and thermoplastic polyurethane.
  • polycondensation polymers such as polyester and polyamide are preferable because of their high melting points.
  • the melting point of the polymer is preferably 165 ° C. or higher because the heat resistance is good.
  • the polymer contains various additives such as inorganic materials such as titanium oxide, silica and barium oxide, colorants such as carbon black, dyes and pigments, flame retardants, optical brighteners, antioxidants, and UV absorbers. You may go out.
  • inorganic materials such as titanium oxide, silica and barium oxide
  • colorants such as carbon black, dyes and pigments, flame retardants, optical brighteners, antioxidants, and UV absorbers. You may go out.
  • melt molding of polyester and its copolymer, polylactic acid, polyamide, polystyrene and its copolymer, polyethylene, polyvinyl alcohol, etc. is possible. Can also be selected from polymers that are readily soluble.
  • copolymer polyester polylactic acid, polyvinyl alcohol, etc., which are easily soluble in an aqueous solvent or hot water are preferable, and in particular, polyethylene glycol and sodium sulfoisophthalic acid are copolymerized alone or in combination.
  • Polyester or polylactic acid is preferably used from the viewpoint of spinnability and easy dissolution in a low concentration aqueous solvent. Further, from the viewpoints of sea removal properties and the openability of the generated ultrafine fibers, a polyester obtained by copolymerizing sodium sulfoisophthalic acid alone is particularly preferable.
  • the combination of the hardly soluble component and the easily soluble component exemplified above is selected if the difficultly soluble component is selected according to the intended use, and the easily soluble component that can be spun at the same spinning temperature is selected based on the melting point of the hardly soluble component. good. If the molecular weight of each component is adjusted in consideration of the above-described melt viscosity ratio, the homogeneity of the fiber diameter and the cross-sectional shape of the island component of the sea-island composite fiber can be improved.
  • the polymer combination suitable for collecting ultrafine fibers from the sea-island composite fiber of the present invention includes polyethylene terephthalate and island polymer obtained by copolymerizing 1-10 mol% of 5-sodium sulfoisophthalic acid with respect to the melting point because of the melting point. Suitable examples include a combination of polyethylene terephthalate or polyethylene naphthalate, polylactic acid as the sea polymer, and nylon 6, polytrimethylene terephthalate or polybutylene terephthalate as the island polymer.
  • the spinning temperature at the time of spinning the sea-island composite fiber used in the present invention is set to a temperature at which the higher melting point or higher viscosity polymer of two or more polymers exhibits fluidity.
  • the temperature indicating the fluidity varies depending on the molecular weight, but the melting point of the polymer is a guideline and may be set at a melting point + 60 ° C. or lower. If it is less than this, the polymer is not thermally decomposed in the spinning head or the spinning pack, and the molecular weight reduction is suppressed, which is preferable.
  • the discharge amount of the polymer in the production method of the present invention may be 0.1 g / min / hole to 20.0 g / min / hole per discharge hole as a range in which stable discharge is possible. At this time, it is preferable to consider the pressure loss in the discharge hole that can ensure the stability of the discharge.
  • the pressure loss mentioned here is preferably determined from the range of the discharge amount based on the relationship between the melt viscosity of the polymer, the discharge hole diameter, and the discharge hole length with 0.1 MPa to 40 MPa as a guide.
  • the ratio of the island polymer (hardly soluble component) to the sea polymer (easy soluble component) is 10 / in the ratio of sea polymer / island polymer based on the mass of each polymer discharged per unit time.
  • the range can be selected from 90 to 95/5.
  • increasing the island polymer ratio is preferable from the viewpoint of productivity of ultrafine fibers.
  • the sea-island polymer ratio is 20 as a range in which the composite fiber and the ultrafine fiber are produced efficiently and while maintaining stability by the production method of the present invention.
  • / 80 to 50/50 is a more preferable range.
  • the sea-island composite polymer flow discharged from the composite base is cooled and solidified, applied with an oil agent, and taken up by a roller whose peripheral speed is controlled, thereby becoming sea-island composite fibers.
  • the take-up speed may be determined from the discharge amount and the target fiber diameter, but in the production method of the present invention, the spinning speed is preferably in the range of 100 to 7000 m / min. ⁇
  • the number of yarns of the composite fiber may be one monofilament and two or more multifilaments.
  • the spun composite fiber may be stretched after being wound once, or may be continuously stretched without being wound once, from the viewpoint of improving the mechanical properties with high orientation.
  • the drawing conditions for example, in a drawing machine composed of a pair of rollers or more, if the fiber is made of a polymer showing thermoplasticity that can generally be melt-spun, the first roller set to a temperature not lower than the glass transition temperature and not higher than the melting point; According to the peripheral speed ratio of the second roller corresponding to the crystallization temperature, the composite fiber having the sea-island composite fiber cross section as shown in FIG. it can.
  • the dynamic viscoelasticity (tan ⁇ ) of the composite fiber is measured, and a temperature equal to or higher than the peak temperature on the high temperature side of the obtained tan ⁇ may be selected as the preheating temperature.
  • a temperature equal to or higher than the peak temperature on the high temperature side of the obtained tan ⁇ may be selected as the preheating temperature.
  • the composite fiber is immersed in a solvent or the like in which the readily soluble component can be dissolved to elute and remove the easily soluble component, that is, In the sea removal process, ultrafine fibers composed of hardly soluble components can be obtained.
  • the easily eluting component is copolymerized PET or polylactic acid (PLA) in which 5-sodium sulfoisophthalic acid or the like is copolymerized
  • an aqueous alkali solution such as an aqueous sodium hydroxide solution can be used.
  • the composite fiber may be immersed in an alkaline aqueous solution. At this time, it is preferable to heat the alkaline aqueous solution to 50 ° C. or higher because hydrolysis can be accelerated. In addition, if processing is performed using a fluid dyeing machine or the like, a large amount of processing can be performed at a time, so that productivity is good and it is preferable from an industrial viewpoint.
  • the method for producing the ultrafine fiber of the present invention has been described based on a general melt spinning method. Needless to say, it can also be produced by a melt blow method and a spun bond method. It is also possible to manufacture by the solution spinning method.
  • Examples of the ultrafine fiber of the present invention will be specifically described below. Evaluation in Examples and Comparative Examples was performed by the following methods.
  • Weight loss rate (%) (1 ⁇ sample weight after elution treatment / sample weight before elution treatment) ⁇ 100 D.
  • Mechanical properties of the fiber Measure the stress-strain curve of composite fiber and ultrafine fiber using a tensile tester “Tensilon” (registered trademark) UCT-100 model manufactured by Orientec under the conditions of a sample length of 20 cm and a tensile speed of 100% / min. To do. The strength at the time of breaking was read and the strength was calculated by dividing the load by the initial fineness. The strain at break was read and the elongation was calculated by dividing the value by the sample length. The unit of strength was cN / dtex, and the unit of elongation was evaluated as%.
  • the maximum diameter d of the island component an image was taken at a magnification at which 150 or more island components can be observed, and the island component diameter of 150 island components randomly extracted from the taken image was measured.
  • the value of the island component diameter the first decimal place is measured in nm units, and the decimal part is rounded off. The diameter of 150 photographed island components was examined, and this maximum value was defined as the maximum diameter d of the island components.
  • Adjacent island component parallelism is an index indicating the regularity of the arrangement of island components. As illustrated in FIG. 19, in four adjacent island components, straight lines connecting the centers of two adjacent island components (45- (a) in FIG. 19 (straight line 1 connecting the centers of two island components). ) And 45- (b) (a straight line 2 connecting the centers of two other island components) was defined as the parallelism of adjacent island components. In the measurement, 10 or more composite fibers in randomly selected multifilaments were observed, and 10 or more locations were observed for each composite fiber, and a simple number average value was obtained.
  • the sea polymer solubility of the composite fiber was evaluated in the following three stages.
  • Weight loss rate (%) (1 ⁇ sample weight after elution treatment / sample weight before elution treatment) ⁇ 100 ⁇ Elution evaluation of sea polymer> Excellent: Weight loss ratio is in the range of sea polymer ratio (%) ⁇ 5 (%) Good: Weight loss ratio is in the range of sea polymer ratio (%) from -5 (%) to -10 (%) Poor: Weight loss ratio is in sea polymer Ratio (%)-10% or less.
  • Weight loss rate (%) (1 ⁇ sample weight after elution treatment / sample weight before elution treatment) ⁇ 100 The following evaluation was performed in order to confirm the presence or absence of the extra fine fibers. 100 ml of the sea polymer elution-treated solution is collected, and this solution is passed through a glass fiber filter paper having a retention particle diameter of 0.5 ⁇ m. The presence or absence of the extra fine fibers was judged from the difference in dry mass measured in a temperature 25 ° C. and humidity 55% RH atmosphere before and after the filter paper treatment.
  • Mass difference is less than 3 mg Good: Mass difference is 3 mg or more and less than 7 mg Possible: Mass difference is 7 mg or more and less than 10 mg Impossibility: Mass difference is 10 mg or more.
  • PET melt viscosity 120 Pa ⁇ s
  • IV intrinsic viscosity
  • 5-sodium sulfoisophthalic acid 5 having an IV of 0.58 dl / g as a sea polymer.
  • copolymerized PET1 melt viscosity: 140 Pa ⁇ s
  • copolymerized PET1 melt viscosity: 140 Pa ⁇ s
  • the sea-island composite polymer stream was melted and discharged into the spinning pack.
  • the sea-island polymer ratio based on the polymer mass per unit time charged was 50/50.
  • the discharged composite polymer stream was cooled and solidified, and then an oil agent was applied.
  • the resulting composite polymer was wound up at a spinning speed of 1500 m / min, and undrawn fibers of 150 dtex-15 filaments (single hole discharge amount 2.25 g / min) were collected.
  • the wound unstretched fiber was stretched 3.0 times between rollers heated to 90 ° C. and 130 ° C. to obtain a 50 dtex-15 filament composite fiber.
  • the distribution system base shown in FIG. 6 used in Example 1 was used.
  • the holes that satisfy the condition (i) were arranged in a hexagonal lattice illustrated in FIG. 28, and the hole filling density was 1.5 (pieces / mm 2 ).
  • the radius of the circumscribed circle of the discharge hole assembly was defined as “radius R”.
  • Example 2 The dissolution property of the sea component was good (good). As a result of the improved efficiency during sea removal processing, the mechanical properties of ultrafine fibers have excellent properties (strength: 2.4 cN / dtex elongation: 45%). There were few (dropout evaluation: good). Table 1 shows the spinning conditions and the evaluation results of the composite fibers and the ultrafine fibers.
  • Example 2 The island discharge holes 13 and the sea discharge holes 12 illustrated in FIG. 29 are square lattices, and the hole filling density is 2.0 (pieces / mm 2 ). Example 1 was carried out in accordance with Example 1 except that a composite base incorporating a discharge plate arranged so that a part of the group sandwiched four sea component region forming discharge hole groups was used.
  • Example 2 the sea component region is formed in the composite cross section in the same manner as in Example 1, so that it has a good sea polymer elution property (sea polymer elution property: good) and is extremely fine at the time of de-sealing. There was little dropout of the fibers (dropout evaluation: good).
  • Table 1 shows the spinning conditions and the evaluation results of the composite fibers and the ultrafine fibers.
  • Example 3 As illustrated in FIG. 30, the island discharge holes 13 are arranged in a triangular lattice, the sea discharge holes 12 are arranged, and the hole filling density is set to 3.0 (pieces / mm 2 ). The same as in Example 1 except that a composite base incorporating a discharge plate in which a part of the four sea-island discharge hole groups are sandwiched between both sides is used in the same manner as in the above. A composite fiber was obtained.
  • Example 3 In the cross section of the composite fiber of Example 3, there were four sea component regions as exemplified in FIG. In the cross-sectional observation, these sea component regions were directed from the top, right, bottom, and left of the fiber surface toward the center, but did not reach the center. Its shape was almost rectangular. Moreover, the cross-sectional parameters of the composite fiber are as shown in Table 1, and the requirements of the composite fiber of the present invention were satisfied. In Example 3, although the island packing density was further increased, it had good sea polymer elution properties such as those in Example 1 and Example 2 (sea polymer elution property: good), and even finer. Despite the reduction in the fiber diameter, there was still little dropout of ultrafine fibers during sea removal (dropout evaluation: good). Table 1 shows the spinning conditions and the evaluation results of the composite fibers and the ultrafine fibers.
  • Example 4 The composite base used in Example 4 has a pipe-type base as shown in FIG. 10 with a hole filling density of 1.2 (pieces / mm 2 ), and the discharge plate shown in FIG. A composite fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the incorporated composite die was used.
  • the composite fiber of Example 4 had four sea component regions formed in its cross section as shown in FIG. Moreover, the cross-sectional parameters of the composite fibers are as shown in Table 1, and the requirements for the composite fibers of the present invention were satisfied.
  • Example 4 although it has good sea polymer elution (sea polymer elution: good), compared to Example 1, the arrangement of island components in the sea-island region is closely packed. It took a while to complete sea removal.
  • Example 5 As shown in FIG. 12, the sea component region forming discharge hole group is arranged so as to reach a circumferential line with a radius of 0.5 R, and the hole filling density is 1.4 (pieces / mm 2 ).
  • a composite fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that a composite base in which a discharge plate was incorporated was used.
  • the composite fiber of Example 5 had four sea component regions formed in its cross section as shown in FIG.
  • the cross-sectional parameters of the composite fiber were as shown in Table 1, and satisfied the requirements of the composite fiber of the present invention.
  • Example 5 since the sea component region forming discharge hole group is arranged so as to reach a circumferential line with a radius of 0.5 R, the sea component region is extended to the inside of the composite fiber as compared with Example 1. Even though the ratio (H / D) of the composite fiber diameter D and the width H of the sea component region is 0.03, which is the same as in Example 1, the sea polymer dissolution is very excellent. (Sea polymer elution: excellent).
  • Example 5 The sample of Example 5 was treated for 5 minutes under the same elution treatment conditions as in the sea polymer elution evaluation, and the ultrafine fiber bundle of the treated sample was observed.
  • the composite fiber was affected by the formation of cracks in the composite fiber. Is divided into a plurality of parts, and it is considered that this effect improved sea polymer dissolution.
  • the processing time required for complete sea removal was shortened, the removal of the ultrafine fibers hardly occurred (dropout evaluation: excellent), and the strength of the ultrafine fibers also had excellent properties ( Strength 2.6 cN / dtex elongation 57%).
  • Table 1 shows the spinning conditions and the evaluation results of the composite fibers and the ultrafine fibers.
  • Example 6 A composite fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ratio of Kashiwajima polymer was 80%.
  • the composite fiber of Example 6 had four sea component regions formed as shown in FIG.
  • the cross-sectional parameters of the composite fiber were as shown in Table 1, and satisfied the requirements of the composite fiber of the present invention.
  • Example 6 by increasing the island polymer ratio, the mechanical properties of the composite fiber were greatly improved compared to Example 1 (strength 3.3 cN / dtex, elongation 31%).
  • yarn breakage did not occur during the yarn-making process such as spinning and drawing, and in the process of processing to the knitted fabric, and the quality was excellent.
  • the sea polymer dissolution property had good performance due to the effect of the sea component region which is a feature of the present invention (sea polymer).
  • the fiber structure of the island component is highly formed in the yarn-making process, so there is no loss of ultrafine fibers during removal (evaluation of dropout: excellent), and ultrafine fibers are also excellent. (The strength was 3.1 cN / dtex, the elongation was 40%). Table 1 shows the spinning conditions and the evaluation results of the composite fibers and the ultrafine fibers.
  • Example 7 A composite fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ratio of Kashiwajima polymer was 20%.
  • the composite fiber of Example 7 had four sea component regions formed in its cross section as shown in FIG. Moreover, the cross-sectional parameters of the composite fibers are as shown in Table 1, and the requirements for the composite fibers of the present invention were satisfied.
  • Example 7 by reducing the island polymer ratio, the ratio (H / D) between the composite fiber diameter D and the width H of the sea component region increased to 0.25, and the sea polymer elution was very high. It was excellent (sea polymer elution: excellent).
  • the treatment was performed for 5 minutes under the same elution treatment conditions as in the sea polymer elution evaluation, and when the ultrafine fiber bundle of the treated sample was observed, the composite fiber was already divided into a plurality of composite fibers.
  • the island discharge holes and the sea discharge holes are the same as in the first embodiment except that a hexagonal lattice is used as in the first embodiment, and a composite base having a discharge plate in which no discharge hole group for forming sea component regions is arranged is used. A composite fiber was obtained.
  • the sea component region forming discharge hole group was not arranged, and therefore, the sea component region that is a feature of the present invention was not formed in the cross section, as illustrated in FIG.
  • so-called conventional sea-island composite fibers were obtained.
  • Comparative Example 1 Although the mechanical characteristics almost the same as Example 1 were obtained (strength 2.3 cN / dtex elongation 32%), the elution of the sea polymer gradually progressed from the outermost layer of the composite fiber. As a result, sea polymer dissolution was significantly reduced (sea polymer dissolution: poor). Similarly to the case of Example 5, the sample of Comparative Example 1 was treated for 5 minutes under the same elution treatment conditions as in the sea polymer elution evaluation, and the ultrafine fiber bundle of the treated sample was observed. The sea component was only eluted, and the sea removal was hardly progressing.
  • Example 2 The island discharge holes and the sea discharge holes are formed in a hexagonal lattice as in the first embodiment, and the discharge plate having a hole filling density of 3.0 (pieces / mm 2 ) is incorporated without disposing the sea component region forming discharge hole group.
  • a composite fiber was obtained in the same manner as in Example 1, except that the composite base was used and the island polymer ratio was 80%.
  • the sea component region forming discharge hole group was not disposed, so that the sea component region that is a feature of the present invention was not formed in the cross section, and compared with Comparative Example 1.
  • the number of islands increased twice, and the island component had a cross-sectional structure in which the entire cross-section of the composite fiber was closely packed.
  • Comparative Example 2 although the composite fiber has relatively excellent mechanical properties (strength 3.3 cN / dtex elongation 33%), the island component is densely arranged. Since the elution of the polymer was extremely difficult to proceed, the sea polymer elution was extremely low (sea polymer elution: poor). Similar to the case of Example 5, when the fiber bundle of the sample treated for 5 minutes under the same elution treatment condition as in the sea polymer elution evaluation was observed, the elution of the sea polymer hardly progressed. Thus, the composite fiber maintained the state before the treatment.
  • the comparative example 2 was a thing from which the elution property of the sea polymer was further lowered from the comparative example 1. Due to this effect, with respect to the sample of Comparative Example 2, even when the elution time of the sea polymer was extended, only the sea polymer remained in the composite fiber was obtained, and the treatment with the aqueous sodium hydroxide solution was performed for 2 hours. Canceled when it reached. As a result of confirming that the ultrafine fibers were dropped, many drops were observed (dropout evaluation: impossible). For reference, the mechanical properties of the sample treated for 2 hours were examined. The mechanical properties were very low and the quality was not excellent. Table 2 shows the spinning conditions and the evaluation results of the composite fibers and the ultrafine fibers.
  • Example 3 All in the same manner as in Example 1 except that a pipe-type base as illustrated in FIG. 10 incorporating a discharge plate in which no discharge hole group for forming sea component regions is arranged is used. Fiber was obtained.
  • the composite fiber of Comparative Example 3 is one in which the sea component region, which is a feature of the present invention, is not formed as in Comparative Example 1. Compared with Example 1, the island component is concentric from the center of the composite fiber. The adjacent island component parallelism ⁇ was 25 °.
  • the composite fiber of Comparative Example 3 had no particular problem in the spinning process, but the yarn breakage was conspicuous in the drawing process.
  • the mechanical properties of the composite fiber are good, although there are spots (strength 2.5 cN / dtex, elongation 38%), and because the distance between the island components is large, the sea polymer dissolution is at a level where there is no problem. Yes (sea polymer dissolution: good).
  • Example 2 shows the spinning conditions and the evaluation results of the composite fibers and the ultrafine fibers.
  • Comparative Example 4 Implementation was performed except that the island polymer ratio was set to 70% using a pipe-type base incorporating a discharge plate in which the same sea component region forming discharge hole group as in Comparative Example 3 was not disposed. A composite fiber was obtained in the same manner as in Example 1. By the way, in Comparative Example 4, although spinning was performed with an island polymer ratio of 80%, the island cross-section collapsed due to fusion of island components, so the island polymer ratio was reduced to 70%. Spinned.
  • the composite fiber of Comparative Example 4 is the one in which the sea component region, which is a feature of the present invention, is not formed as in Comparative Example 3. Compared with Comparative Example 3, the island polymer ratio was increased. The island components were densely arranged in the cross section of the fiber. The parallel island component parallelism ⁇ was 17 °.
  • the mechanical properties of the composite fiber of Comparative Example 4 were relatively good although they had spots as in Comparative Example 3 (strength 2.8 cN / dtex, elongation 31%), but the island components were densely arranged. As a result, the elution of the sea polymer did not proceed efficiently and the sea polymer elution was reduced even when compared with Example 6 where the island polymer ratio was 10% higher (sea polymer elution: poor) ). For this reason, in the composite fiber of Comparative Example 4, the time for elution treatment of the sea polymer is required twice or more as compared with Example 6, and the dropping of the ultrafine fibers was often observed ( Omission evaluation: Impossible).
  • Example 8 In order to change the sea component region width H, the number of holes of the sea component region forming discharge hole group of the discharge plate used in Example 6 illustrated in FIG. It implemented using the composite nozzle
  • the mechanical properties of the composite fiber were all excellent with a strength of 3.2 cN / dtex or more and an elongation of 29% or more. Moreover, in the knitted fabric processing for evaluating the sea polymer dissolution property as well as the yarn production process, yarn breakage and fluff did not occur, and the quality of the fabric was excellent.
  • Example 9 Compared to Example 6, as the sea component region increases, sea polymer dissolution tends to be improved. Particularly, Example 9 and Example 10 have very excellent performance. As in Example 5, in the sample collected in the treatment time of 5 minutes, many ultrafine fibers had already been generated.
  • Example 11 instead of the discharge plate used in Example 5, a composite base in which discharge hole groups for forming sea component regions are directed from the outer layer to the inside and do not exist in the center and in which eight discharge plates are incorporated is used. And the composite polymer was obtained in the same manner as in Example 5 except that the island polymer ratio was 70% (Example 11).
  • Example 12 Further, from the spinning conditions carried out in Example 11, the spinning speed was changed to 3000 m / min, and Example 12 was carried out at a draw ratio of 1.7 times.
  • Example 11 and Example 12 both sea component regions as illustrated in FIG. 20 were formed at eight locations. Compared with the cross-section of Example 5, the sea component region has the same size (L / D: 0.25, H / D: 0.03), but the sea component region has been increased from four to eight. It was confirmed that a cross section was formed. In Example 11 and Example 12, there is no problem in the spinning process, and in Example 12, yarn breakage is not noticeable even though the spinning speed was increased to 3000 m / min. Met.
  • Example 11 For the samples of Example 11 and Example 12, the sea polymer elution is also good due to the increased presence of the sea component region (sea polymer elution: good), and the ultrafine generated from this composite fiber. The mechanical properties of the fiber were excellent. The results are shown in Table 3.
  • Example 13 and 14 instead of the base used in Example 1, the discharge plates arranged continuously so as to cross the discharge hole assembly so as to vertically intersect the sea component region forming discharge holes shown in FIG. An integrated composite base was used. Otherwise, a composite fiber was obtained in the same manner as in Example 11 (Example 13). Further, Example 14 was carried out by changing the spinning speed to 3000 m / min from the spinning conditions carried out in Example 13 and setting the draw ratio to 1.7 times.
  • Example 13 and Example 14 the sea component region shown in FIG. 13 was formed so as to cross the cross-section of the composite fiber and perpendicularly intersect at the center of the composite fiber (L / D). : 1.00).
  • the sea component region width is equivalent to that in Example 11 (H / D: 0.03), but As / Ac is 0.153 in the cross section of the composite fiber.
  • the area ratio of the component regions was increased, and the sea polymer dissolution was further improved compared to Example 11 (sea polymer dissolution: excellent).
  • Example 13 and Example 14 it was possible to observe how the composite fibers were divided into a plurality of samples treated with an aqueous sodium hydroxide solution for 5 minutes as in Example 5. .
  • these composite fibers cracks were formed in the sea component region arranged transversely in the cross section.
  • the composite fiber was divided into a plurality of parts at the initial stage of sea removal of the sea polymer elution treatment. Due to this effect, in the composite fibers of Example 13 and Example 14, the treatment time until complete sea removal could be shortened despite the relatively high island polymer ratio of 70%. Therefore, the detachment of the ultrafine fibers could hardly be observed (dropout evaluation: excellent).
  • the results are shown in Table 3.
  • Example 15 In place of the discharge plate used in Example 13, a discharge hole group for forming sea component regions continuously installed so as to cross the discharge hole assembly 18 shown in FIG. Prepared.
  • the composite fiber was spun in the same manner as in Example 13 except that the composite base in which the discharge plate illustrated in FIG. 32 was incorporated was used.
  • the sea component regions were arranged at intervals of 45 ° in a form crossing the cross section of the composite fiber (H / D: 0.03 L / D: 1). .00).
  • the sea component region penetrates the cross section of the fiber and further divides the sea island region, so that the composite fiber is easily divided into a plurality of parts at the initial stage of sea removal.
  • the sea polymer dissolution was superior to that of Example 13 (sea polymer dissolution: excellent).
  • the time required for complete sea removal could be shortened as compared with the comparative example, and the ultrafine fibers were hardly dropped (dropout evaluation: excellent).
  • the results are shown in Table 3.
  • Examples 17 and 18 As shown in FIG. 33, the island discharge holes 13 and the sea discharge holes 12 are made into a quadrangular lattice, and the sea component region forming discharge hole group is set to a range of 0.5 R from the center of the discharge hole assembly 18 toward the outer layer.
  • a plate was prepared (hole filling density 1.5 / mm 2 ). Using this composite base incorporating the discharge plate, as sea polymer, IV 0.50 dl / g of 5-sodium sulfoisophthalic acid 8.0 mol% copolymerized PET (copolymerized PET2 melt viscosity: 120 Pa ⁇ s) was obtained. Except for this, composite fibers were obtained in the same manner as in Example 6 (Example 17).
  • Example 17 and Example 18 similarly as in Example 11 except for using an ejection plate 2 in which the pore-filling density of the base used in this example 17 and 0.3 pieces / mm 2, was carried out in Example 18.
  • the sea component region was formed in a shape extending in all directions from the center of the composite fiber.
  • L / D was 0.50
  • H / D and As / Ac were changed as shown in Table 4.
  • the composite fibers of Example 17 and Example 18 are those in which cracks are formed in the cross section of the composite fiber in the 5-minute elution treatment examined in the same manner as in Example 5, and the sea component region is the composite fiber.
  • Example 18 Although the outermost layer was not reached, the aqueous sodium hydroxide solution was able to penetrate into the composite fiber from the initial stage of the sea polymer elution treatment. For this reason, in the sea polymer elution, since Example 18 was able to form a wide sea component region, it has excellent sea polymer elution (sea polymer elution: excellent). Also, due to the effect of crack formation described above, it had good sea polymer elution (sea polymer elution: good). The results are shown in Table 4.
  • Example 19 A discharge plate having a hole filling density of 0.3 / mm 2 was used in the form shown in FIG. 34 so that the sea component region was formed in a trapezoidal shape at the center of the composite fiber in the elution sea discharge group.
  • the sea discharge group for elution is continuously installed at R0.4 from the center of the discharge hole assembly 18, and is arranged so that the sea component area is symmetrically formed in the composite fiber.
  • a composite fiber was obtained in the same manner as in Example 17 except that the composite base in which the discharge plate illustrated in FIG. 34 was incorporated was used.
  • the composite fiber of Example 19 has a trapezoidal sea component region that is continuous in the circumferential direction (120 °) as shown in FIG. 23, depending on the arrangement of the sea component region forming discharge holes in the cross section. It was what has been.
  • the sea component region does not reach the outermost layer of the composite fiber in the same manner as in Example 18, but from the sample observation of the stage time elution treatment (5 minutes) similar to Example 5, It was found that cracks were formed in the cross section of the composite fiber in the initial stage. For this reason, the sea polymer dissolution property of the sample was good (sea polymer dissolution property: good), and the sea removal time could be shortened, and the dropout of ultrafine fibers during complete sea removal was suppressed. (Evaluation of omission: good). The results are shown in Table 4.
  • Example 20 and 21 In order to expand the sea component region formed at the center of the composite fiber in response to the result of Example 19, the range of the discharge plate elution sea discharge group illustrated in FIG. A composite fiber was obtained in the same manner as in Example 19 except that a composite base incorporating a discharge plate continuous from the center to R0.5 was used. Further, Example 21 was carried out by changing the spinning speed to 3000 m / min from the spinning conditions carried out in Example 20 and setting the draw ratio to 1.5 times.
  • Example 20 and Example 21 were affected by the expanded installation range of the elution sea discharge group, and as shown in FIG. 24, the sea component region of Example 19 was expanded within the composite fiber. It was formed.
  • Example 20 since the sea component region formed inside the composite fiber was expanded, crack formation at the initial stage of sea removal compared with Example 19 and penetration of an aqueous sodium hydroxide solution were facilitated.
  • the dissolution property was excellent (sea polymer dissolution property: excellent), and the treatment time required for complete sea removal was shortened, so that the removal of ultrafine fibers was not confirmed (dropout evaluation: excellent).
  • Example 21 despite the fact that the spinning speed was increased, there was no yarn breakage in the spinning process and the drawing process, and in addition to having good spinning performance, At the initial stage of the elution treatment, cracks were formed in the composite fiber, and it was confirmed that the sea polymer had good characteristics with respect to the sea polymer elution (sea polymer elution: good).
  • Example 22 As illustrated in FIG. 35, a composite base incorporating a discharge plate in which sea discharge groups for elution are arranged is used so that the sea component regions are formed to intersect perpendicularly at equal intervals in the cross section of the composite fiber.
  • a composite fiber was obtained in the same manner as in Example 11 except for the above.
  • sea component areas were formed at equal intervals sandwiched between sea island areas as illustrated in FIG.
  • Example 22 it was found that a plurality of cracks were formed in the composite cross section in the short-time processing sample similar to Example 5, and the sea island region was divided into a plurality of parts. It was. Due to the effect that the above-mentioned composite fiber is divided into a plurality of parts in the initial stage of the elution treatment of the sea polymer, the specific surface area of the sea polymer exposed to the sodium hydroxide aqueous solution increases, and the sea polymer elution is very excellent. Yes (sea polymer dissolution: excellent).
  • Example 23 An elution sea discharge group has a form as illustrated in FIG. 36 such that the sea component region is formed in a triangular shape at the center of the composite fiber, and a discharge plate having a hole filling density of 0.3 / mm 2 is provided.
  • a composite fiber was obtained in the same manner as in Example 19 except that the built-in composite base was used.
  • the composite fiber of Example 23 had a triangular sea component region formed in its cross section as shown in FIG. 25 depending on the arrangement of the sea component region forming discharge hole group.
  • the sea component region does not reach the outermost layer of the composite fiber as in Example 19, but from the sample observation of the same stage time elution treatment (5 minutes) as in Example 5, It was found that cracks were formed in the cross section of the composite fiber in the initial stage. For this reason, the sea polymer dissolution property of the sample was good (sea polymer dissolution property: excellent), and the shedding time of the sea was reduced by shortening the sea removal time. (Omission evaluation: excellent). The results are shown in Table 4.

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Abstract

 本発明は、島成分の密度が高くても、海ポリマーの溶出が容易である海島構造を有する複合繊維の提供、および前記複合繊維を製造するために好適な口金を提供することを課題とする。本発明の複合繊維は、海島領域(42)および海成分領域(44)を有し、海成分領域(44)は海島領域(42)にはさまれており、特定以上の幅を有するものである。本発明の複合口金は、海吐出孔から形成される海成分領域形成用吐出孔群と、海島吐出孔群と、で構成されている吐出孔集合体を有する吐出板を有する。

Description

複合口金および複合繊維、複合繊維の製造方法
 本発明は、2種類以上のポリマーによって構成される複合ポリマー流を吐出するための複合口金、およびこの複合口金を用いた複合紡糸機により溶融紡糸を行い得られた複合繊維、複合繊維の製造方法に関するものである。
 2種類以上のポリマーを組み合わせることによって、単一成分のポリマーでは不十分な性能を補完したり、また、全く新しい機能を付与する複合繊維が、用途の多様化により数多く開発されるようになった。
 複合繊維の1つである海島複合繊維は、断面観察において、組成が異なる2種類以上のポリマーが相分離しており、ある種のポリマーが別のポリマー中に分散し、前者のポリマーが島、後者のポリマーが海に見える繊維である。以下前者のポリマーを「島ポリマー」、後者のポリマーを「海ポリマー」ということがある。
 そして溶融紡糸して海島複合繊維を製造したあとに、易溶出成分である海ポリマーを溶出することにより、難溶出成分である島ポリマーだけが残存し、単繊維の糸径がナノメートルオーダーの極細繊維を得ることが可能となる。衣料用途では、一般の繊維では得ることができない柔軟な感触や、きめ細やかさが発現し、人工皮革や新感触テキスタイルなどに適用できる。また、繊維間隔が緻密となることから、高密度織物として、防風性、撥水性が必要とされるスポーツ衣料用途にも展開できる。また、産業資材用途では、比表面積が増大し、塵埃捕集性が高まることによる高性能フィルターなどへの適用や、また、極細繊維が微細な溝に入りこみ、汚れを拭き取ることによる精密機器などのワイピングクロスや、精密研磨布などにも適用が可能となる。
 一般的に、複合口金にて複合ポリマー流を形成し、これにより複合繊維を製造する手法を、複合紡糸法と言い、ポリマー同士の溶融混練にて製造する手法を、ポリマーアロイ法と言う。
ポリマーアロイ法では複合紡糸法と同様に極細繊維の製造は可能であるが、繊維径の制御には限界があり、均一な極細繊維を得るのが困難である。それに対して、複合紡糸法は、複合口金で2種以上のポリマーからなる複合ポリマー流を形成し、精密に複合構造を制御することが可能である。このため、高精度な糸断面形態を均一に形成できる点において、ポリマーアロイ法よりも優位性が高い。
この複合紡糸法において、安定的な糸断面制御を可能にするためには、複合口金技術が重要である。このため、従来から、様々な提案が行われている。
 海島複合繊維に関する複合口金技術を大きく二つに分類すると、パイプ方式口金技術と分配方式口金技術になる。
パイプ方式口金の代表的な例は、特許文献1に開示されている。図15に特許文献1の複合口金の部分拡大縦断面図を示している。なお、各図面において、説明済みの図に対応する同じ符号の部材が存在する場合は説明を省略することがある。
 図15に示したパイプ方式口金は、海ポリマー導入流路21と島ポリマー導入流路22とパイプ20と海ポリマー分配室23を設けた分配装置1と、複合ポリマー吐出孔15を設けた吐出板2と、口金吐出孔6を設けた縮流板3と、によって構成されている。
この口金においては、易溶出成分の海ポリマーは、海ポリマー導入流路21から海ポリマー分配室23に導かれ、パイプ20の外周を充満する。一方、難溶出成分の島ポリマーは、島ポリマー導入流路22からパイプ20に導かれ、パイプ20から吐出される。このパイプ20から吐出された島ポリマーは海ポリマー分配室23に充満された海ポリマーに挿入されることとなり、海ポリマーが島ポリマーを被覆した複合ポリマー流を形成する。その後、この複合ポリマー流は、複合ポリマー吐出孔15を経て、複合ポリマー流同士が合流し、口金吐出孔6から吐出されることで、海島断面を有した複合繊維となる。
以上のようなパイプ方式口金において、単位面積当たりのパイプ20の本数を加工限界まで高めることにより、海島複合繊維の断面において、島成分の数が多くなり、海ポリマー溶出後の極細繊維の本数を増加させることができたり、極細繊維の繊維径を縮小化することができる。しかしながら、パイプ20の本数を高めた場合には、パイプ間距離が狭まることによって、海ポリマーがパイプ20の中心部まで侵入できずに、海ポリマーの分配性が悪化する。このため、島ポリマーが海ポリマーによって被覆されない部分が出てきてしまい、特に高い島ポリマー比率で紡糸した場合には、島ポリマー同士の合流が発生する場合がある。この解消のためには、パイプ20の配置を最適化し、海ポリマーの分配性を高める必要があり、この解決策の代表例が特許文献2および特許文献3で開示されている。
図17は特許文献2および特許文献3で採用されている吐出板の部分拡大平面図である。
図17の吐出板では、複合ポリマー吐出孔15を有し、パイプ20を配置しない海ポリマー進入流路11(この部分には吐出孔はない)を設けることで、吐出孔の数が増えても、海ポリマーの分配性を良好にし、複合ポリマー吐出孔群全体に斑なく海ポリマーを供給することを可能としている。このため、複合ポリマー吐出孔群の中心部においても、島ポリマー間に海ポリマーが存在することとなり、島ポリマーの合流を抑制することが可能となる。よって、特許文献2あるいは特許文献3の口金技術においては、パイプ方式口金であっても、比較的島数が多い海島複合繊維を得ることが可能となる。
 一方、島数の増加を考えた場合には、分配方式口金は有効な技術である。その代表的な例として、特許文献4が挙げられる。図16は特許文献4に開示された形状の吐出板の部分拡大平面図である。
図16では、吐出板に設けられた、ある島吐出孔13を基準とした場合、その島吐出孔13に最も短い中心間距離で隣接する島吐出孔13aと、基準の島吐出孔13との2本の共通外接線30で囲まれた領域内に、少なくとも海吐出孔12の一部が存在するように各吐出孔が配置された構成となっている。このため、図16の吐出板においては、島ポリマー間に強制的に海ポリマーが配置されることとなり、島吐出孔13と島吐出孔13aから吐出された島ポリマーの合流を防止することができる。よって、隣接する島吐出孔13を加工限界レベルにまで近づけた場合でも、島ポリマーの合流を防止することができるため、吐出導入孔の断面積当たりの、島ポリマーが吐出される吐出孔の数をより大きくすることができる。
 以上のように従来の口金技術においても、種々改良が加えられることにより、島数が多い海島複合繊維を製造することが可能となり、昨今では、この島数に応じて島ポリマーを多数に分割することにより、前記したとおり、繊維径がナノオーダーのナノファイバーでさえ、採取が可能になってきている。しかしながら、特許文献1から特許文献4に挙げられる技術において、単純に孔充填密度などを増大した場合には、海島複合繊維の断面にある島成分同士の距離が小さくなる。このため、極細繊維を製造するための海ポリマーを溶剤で溶出する工程において、溶剤により溶けた海ポリマーが島ポリマー間あるいは極細繊維間から効率よく排出されなくなり、海ポリマーの溶出の効率が低下する場合がある。よって、海ポリマーを完全に溶出する時間が増大し、特に、ナノファイバーなどを得ようとする場合には、ナノファイバーの劣化やナノファイバー同士が凝集するなど、ナノファイバーに期待される機能が得られないなどの課題があった。
特開2001-192924号公報 特開2009-91680号公報 特表2012-518100号公報(米国特許出願公開第2010/205926号明細書) 特開2011-208313号公報
 以上の様に、島吐出孔の孔充填密度を高めた複合口金による海島複合繊維の製造方法が切望されていた。しかしながら、前記したように、海ポリマーの溶出時に海ポリマーの溶出不良が発生するため、それを減少させるという課題が残されており、極細繊維の製造の妨げになってきた。このため、この問題を解決することは、工業上、重要な意味を有するのである。よって、本発明の課題は、海ポリマーの溶出時に海ポリマーの溶出の効率が良好な海島複合繊維を提供することであり、また前記海島複合繊維の製造に好適な複合口金を提供することにある。
 前記問題を解決するために、本発明の海島複合繊維、海島複合繊維の製造方法および複合口金は、次のような構成を有する。
(1)海成分および島成分を有する複合繊維であって、
複合繊維の断面観察において、
 海成分中に複数の島成分が配置された海島領域と、
 海成分のみで形成され、海島領域によってはさまれている、1または2以上の海成分領域と、
を有し、前記海成分領域の幅(H)が、前記海島領域内に存在しかつ隣接する島成分同士の距離(W)の最大値よりも大きい複合繊維。
(2) 前記海成分領域が前記複合繊維の表層から内部方向に通じている前記複合繊維。
(3)前記海島領域の島成分が規則的に配置されている前記いずれかの複合繊維。
(4)前記海島複合繊維の断面観察において、海成分領域の長さ(L)と複合繊維の直径(D)の比(L/D)が0.25以上であることを前記いずれかの複合繊維。
(5)前記海島複合繊維の断面観察において、海成分領域の幅(H)が島成分の最大の直径(d)よりも大きい前記いずれかの複合繊維。
(6)断面観察において、少なくともひとつの海成分が、海成分領域の幅(H)が島成分の最大径(d)よりも海成分領域の幅(H)以上となる海成分領域の長さ(L1)が複合繊維の直径(D)の直径の1/4以上である前記複合繊維。
(7)断面観察において、海成分領域の幅(H)と複合繊維の直径(D)とが下記式を満足する前記いずれかの複合繊維。
 0.001<H/D<0.2
(8)断面観察において、複合繊維の断面積(Ac)と海成分領域の面積の合計(As)とが下記式を満足する前記いずれかの複合繊維。
 0.05≦As/Ac≦0.35
(9)断面観察において、海成分領域が十字型である前記いずれかの複合繊維。
(10)前記いずれかの複合繊維から海ポリマーを溶出する工程を有する極細繊維の製造 方法。
(11)前記いずれかの繊維を含む繊維製品。
(12)前記製造方法で得られた極細繊維を含む繊維製品。
(13)島ポリマーと海ポリマーによって構成される複合ポリマーを吐出するための複合口金であって<1>および<2>の要件を満足する複合口金。
 <1>複合口金は、各ポリマーを分配する分配装置と、
 前記分配装置のポリマー紡出経路方向の下流側に位置し、複数の海吐出孔と、複数 の島吐出孔および複数の複合ポリマー吐出孔から選ばれる少なくとも1種以上の吐出孔 とを有する吐出板と、
 前記吐出板のポリマー紡出経路方向の下流側に位置し、
 前記海吐出孔および前記島吐出孔、
 前記海吐出孔および前記複合ポリマー吐出孔、
 ならびに前記海吐出孔、前記島吐出孔および前記複合ポリマー吐出孔
 の組み合わせのいずれかから選ばれる吐出孔の組み合わせの吐出孔に連通した吐出 導入孔を有する縮流板と、
 で構成されていること。
 <2>前記吐出板は、複数の吐出孔から構成される吐出孔集合体を有し、前記吐出 孔集合体は、前記海吐出孔から形成される海成分領域形成用吐出孔群と、(i)~(v)の いずれかより形成される少なくとも一つ以上の海島吐出孔群と、で構成されていること 。
 (i)前記海吐出孔と前記島吐出孔
 (ii)前記複合ポリマー吐出孔
 (iii)前記海吐出孔と前記複合ポリマー吐出孔
 (iv)前記島吐出孔と前記複合ポリマー吐出孔
 (v)前記海吐出孔と前記島吐出孔と前記複合ポリマー吐出孔
 (14)さらに<3>の要件を満たす前記複合口金。
 <3>前記海成分領域形成用吐出孔群が、前記吐出孔集合体の外周から内部に向か い、前記海島吐出孔群の一部を両側に挟む形で連続的に配置されていること。
(15)前記分配装置が、複数の複合ポリマー吐出孔を有するものであって、分配孔と分配溝、または少なくとも一方が形成された分配板が1枚以上積層されて構成され、前記分配孔または前記分配溝が、前記吐出板の前記海吐出孔、前記島吐出孔、および前記複合ポリマー吐出孔から選ばれる1種以上の吐出孔に連通している前記いずれかの複合口金。
(16)前記分配装置が、複数の複合ポリマー吐出孔を有するものであって、
前記吐出板の前記複合ポリマー吐出孔と一対一に対応した位置に配設され、前記島ポリマーをポリマー吐出孔へ供給するための複数のパイプと、
海ポリマーを供給するための海ポリマー導入流路と、
海ポリマー導入流路に連通し前記複数のパイプを取り囲むように設けられた海ポリマー分配室と、
を有し、前記吐出板の前記複合ポリマー吐出孔が、前記パイプおよび前記海ポリマー分配室に連通している前記いずれかの複合口金。
(17)前記吐出孔集合体の一部を形成する海吐出孔が、n角格子の各頂点に配置され、前記吐出孔集合体の一部を形成する島吐出孔がn角格子の重心位置に配置され、前記海成分領域形成用吐出孔群を形成する前記海吐出孔に、最も近接した前記海吐出孔または前記島吐出孔との中心間距離を半径とする仮想円周線上に、m個以下の前記島吐出孔が配置され、nおよびmが、(x)から(xii)のいずれかの要件を満足する前記いずれかの複合口金
(x) n=6、m=2
(xi) n=4、m=3
(xii) n=3、m=5
(18)前記吐出孔集合体の外接円を半径Rとし、前記外接円の外周から、中心から0.5R以下の半径を有する円の内側まで、前記海成分領域形成用吐出孔群が、前記海島吐出孔群によって両側に挟まれる形で連続的に配置されている前記いずれかの複合口金。
(19)前記何れかの複合繊維の製造用である前記いずれかの複合口金。
(20)前記いずれかの複合口金を用いた紡糸機の、前記複合口金に島ポリマーおよび海ポリマーを投入し、島ポリマーおよび海ポリマーを複合口金から吐出させ、紡糸する工程を含む複合繊維の製造方法。
(21)製造される複合繊維が前記いずれかの複合繊維である前記複合繊維の製造方法。
 なお、本発明で使用する用語の意義は以下のとおりである。
 「分配孔」とは、複数の分配板の組合せにより、孔が形成され、ポリマーの紡出経路方向に、ポリマーを分配する役割を果たすものをいう。
 本発明で「分配溝」とは、複数の分配板の組合せにより、溝が形成され、ポリマーの紡出経路方向に垂直な方向に、ポリマーを分配する役割を果たすものをいう。ここで、分配溝は、細長い穴であってもよいし、細長い溝が掘ってあってもよい。
 本発明において、「ポリマー紡出経路方向」とは、各ポリマーが分配装置から口金吐出孔まで流れる主な方向をいう。
 「複合ポリマー吐出孔」とは、島ポリマーと海ポリマーとが、芯鞘、サイドバイサイド、層状、海島状、または円周状に合流した複合ポリマーが吐出される吐出孔をいう。
 「孔充填密度」とは、島吐出孔の数と複合ポリマー吐出孔の数の和を吐出導入孔の断面積の和で除することによって求めた値をいう。なお、本発明において、島吐出孔のみの場合もあり、また複合ポリマー吐出孔のみの場合がある。 繊維断面観察における「直径」とは、直径が定義されるべき図形が円でない場合には、その図形の面積と同じ面積の円の直径をいう。ただし海ポリマーを除去し、島ポリマーのみが残った繊維については、繊維断面の外接円の直径をいう。
 繊維断面観察での図形の「中心」とは、重心位置を意味する。
 本発明で「脱海」とは複合繊維の海ポリマーを溶剤で溶出することをいう。
 本発明の複合繊維によれば、複合繊維の断面積あたりの島成分の数が多くても、容易に海ポリマーを溶剤により効率的に溶出することができ、極めて細い極細繊維が得ることができる。そして本発明の複合口金によれば、前記複合繊維を容易に製造することができる。
本発明の実施形態に用いられる複合口金の概略縦断面図。 本発明の実施形態に用いられる複合口金、紡糸パックおよび冷却装置周辺の概  略縦断面図。 本発明の実施形態に用いられる吐出板の部分拡大平面図。 本発明の実施形態に用いられる吐出板の平面図。 本発明の実施形態に用いられる吐出板の部分拡大平面図。 本発明の実施形態に用いられる吐出板の部分拡大縦断面図。 本発明の実施形態に用いられる吐出板の部分拡大平面図。 本発明の実施形態に用いられる吐出板の部分拡大平面図。 本発明の実施形態に用いられる吐出板の部分拡大平面図。 本発明の実施形態に用いられる複合口金の概略縦断面図。 本発明の実施形態に用いられる吐出板の部分拡大平面図。 本発明の実施形態に用いられる吐出板の部分拡大平面図。 本発明の一例である複合繊維の断面図。 本発明の一例である複合繊維の断面図。 従来例の複合口金の部分拡大縦断面図。 従来例の吐出板の部分拡大平面図。 従来例の吐出板の部分拡大平面図。 本発明の別の実施形態に用いられる吐出板の部分拡大平面図。 本発明の複合繊維の断面の部分拡大図。 本発明の一例である複合繊維の断面図。 本発明の一例である複合繊維の断面図。 本発明の一例である複合繊維の断面図。 本発明の一例である複合繊維の断面図。 本発明の一例である複合繊維の断面図。 本発明の一例である複合繊維の断面図。 本発明の一例である複合繊維の断面図。 従来の複合繊維の一例の断面図。 本発明の実施形態に用いられる吐出板の部分拡大平面図。 本発明の実施形態に用いられる吐出板の部分拡大平面図。 本発明の実施形態に用いられる吐出板の部分拡大平面図。 本発明の実施形態に用いられる吐出板の部分拡大平面図。 本発明の実施形態に用いられる吐出板の部分拡大平面図。 本発明の実施形態に用いられる吐出板の部分拡大平面図。 本発明の実施形態に用いられる吐出板の部分拡大平面図。 本発明の実施形態に用いられる吐出板の部分拡大平面図。 本発明の実施形態に用いられる吐出板の部分拡大平面図。
以下、本発明について、望ましい実施形態とともに詳述する。
本発明の複合繊維は、図13に例示するように、海成分41の中に島成分43が配置された海島領域42と、海成分41のみで形成される海成分領域44とが存在していることを特徴としている。
本発明で言う海成分領域44は、図13に示すように海ポリマーのみから形成されており、前記海成分領域の幅(H)が、海島領域内に存在しかつ隣接する島成分同士の距離の最大値よりも大きい領域を意味する。本発明の複合繊維においては、この海成分領域が複合繊維の海島領域により挟まれた状態で存在し、断面観察において1または2以上存在する。
上述のとおり、本発明の複合繊維は極細繊維を製造することを目的のひとつとしており、この構造とするのは、島充填密度を増加させても海ポリマーの溶出処理の効率が低下しないようにするためである。従来の海成分に島成分が多数配列された複合断面では、おのずと溶剤による処理が複合繊維の外層から徐々に進行していく。複合繊維の内部まで海ポリマーの溶出処理が到達するまでに、島成分までもが溶剤の影響を受ける。そのため、得られる極細繊維は著しく品位を低下させるか、脱海が完了しないなどの問題があったのである。
そこで、本発明の複合繊維のように、断面観察において、海ポリマーのみからなる海成分領域を設けることに着想した。すなわち、本発明の複合繊維においては、複合繊維の海ポリマーを溶出する際に、溶剤が海島領域に存在する海ポリマーを溶解するよりも早く、海成分領域の海ポリマーが溶出される。このため、溶剤が複合繊維の中心にまで、早期に到達することから、海ポリマーの溶出時間を短縮することができるのである。
ここで言う海島領域での隣接する島成分同士の距離(島成分間距離;W)および海成分領域の幅(H)は以下のように求めることができる。
 すなわち、複合繊維をエポキシ樹脂などの包埋剤にて包埋し、この横断面をミクロトームにて切削した後、その切削面を走査型電子顕微鏡(SEM)にて断面全体が観察できる倍率で撮影する。この際、金属化合物で染色を施せば、島成分と海成分のコントラスト差をはっきりさせることができる。無作為に選定した複合繊維10本以上の断面画像から画像処理ソフトを用いて海成分領域の幅を測定することができる。ここで言う島成分間距離および海成分領域の幅とは、画像から繊維軸に対して垂直方向の断面を切断面とし、この切断面の画像に表現される島成分同士の距離および海成分領域の幅のことを意味する。この島成分間距離とは、海島領域内で隣接する2つの島成分について、ある島成分と他の島成分間の距離の最小値を言う。海成分の幅は以下のとおり算出する。海成分領域と海島成分領域との境界線を想定する。境界線を構成する点を想定し、それぞれの点から、反対方向の海島成分との海島領域との境界線への最短距離を求める。
この島成分間距離および海成分領域の幅は、いずれもμm単位で小数点第2位まで測定し、小数点第2位を四捨五入するものである。以上の操作を、それぞれ無作為に抽出された10箇所以上で行った。島成分距離については測定された値の平均値を採用した。
以上のような断面観察において、海成分領域が大きい幅をもって存在する場合には、海ポリマーの溶出処理の初期段階において、複合繊維の側面から中心部に向かいクラックが形成し、溶剤が複合繊維の内部に侵入しやすくなる。また、この形成されたクラックは複合繊維の内部まで大きく伝播し、複合繊維を分割することができる。このように複合繊維が複数に分割されると、海ポリマーの溶出処理するときの溶剤に暴露される複合繊維の比表面積が増加し、海ポリマーの溶出速度が上昇し好適である。ここで言う比表面積とは、繊維質量当たりの表面積のことを意味する。
 このような現象が発現する目安としては、海成分領域の幅(H)と複合繊維の直径(D)が0.001<H/D<0.2を満足している関係になっていることが好ましい。かかる範囲になると液流染色機などの流液内で海ポリマーの溶出処理をした際には、処理時に液流により複合繊維が物理的な刺激を受けることで、一旦形成されたクラックが海ポリマーの溶出処理の進行に伴い拡大する。さらに、前記した液流の効果で、複合繊維に圧縮方向へ力が加わると、物理的に分割されることになる。複合繊維内部への溶剤の侵入やクラック形成のし易さからすると、H/Dは大きいほど好適であるので、H/Dが0.01以上、さらに0.03以上であることが好ましい。一方0.2以下とすることで、複合繊維および複数存在する島成分の断面形態の均質性(例えば直径、形状)や断面観察などによる品質管理が簡易であるという点から好ましいのである。
 このようなクラックの形成を複合繊維の全体に拡げるという観点では、海成分領域の断面積(As)が複合繊維の断面積(Ac)に対して一定以上の比率を有していることが望ましく、0.05≦As/Acの関係にあることが好ましい。またAs/Ac≦0.35の範囲にあることが好ましい。As/Acというパラメータにおいても、大きいほど脱海効率は向上することになるが、かかる範囲であれば、海成分領域の形成に用いる海ポリマーの量は少なく、海島領域にも、海島断面を形成するのに十分な海ポリマーを供給できることになるため、高い島ポリマー比率で本発明の海島複合繊維を製造することができる。また、前記した島成分の均質性や品質管理のし易さに加えて、口金設計などの難易度を不必要に高くする必要もなくなる。
 本発明の複合繊維に存在する海島領域は、前記のとおり海成分内に複数の島成分が存在する領域のこと言うが、この海島領域内で、島成分が規則的に配置されていることが好ましい。
 ここで言う規則的な配置とは、図19に例示するとおり、近接した4つの島成分において、隣り合う2つの島成分の中心を結んだ直線同志(図19中の45-(a)(2つの島成分の中心を結んだ直線)および45-(b)(別の2つの島成分の中心を結んだ直線))が平行関係にあることが好ましい。ここで言う平行関係とは、前記二つの直線がなす角度が0°以上5°以下であることをいう。島成分の平行関係の評価においては、海成分領域の幅の場合と同様に、撮影した複合繊維の断面において、無作為に摘出したについて、前述のとおり2つの直線をなす角度を20箇所以上小数点第1位まで測定し、この平均値の小数点以下を四捨五入して求めた値が、前記の範囲であれば、平行関係にあるとした。
 本発明の複合繊維における海島領域において、島成分が規則的に配列されていると、製糸および後加工で複合繊維にかかる張力を複合繊維の断面全体で均等に担うという効果が生まれ、製糸性や後加工性が大きく向上する。一般に海島複合繊維の場合では、高い紡糸速度での紡糸が困難になるが、本発明の海島複合繊維では島成分が規則的に配置されているので、高い紡糸速度でも、紡糸可能となる。また、この際にも応力が繊維断面の一部分に集中することがないため、品位に優れたものとなる。
海ポリマーの溶出効率の向上効果を高めるには、本発明の複合繊維における海成分領域の長さ(L)と複合繊維の直径(D)の比(L/D)が0.25以上であることが好ましい(例えば図13参照)。かかる範囲であれば、海ポリマーの溶出処理の初期段階において、海成分領域にクラックが生じ、ここに溶剤が侵入することにより、溶剤に曝されている海ポリマーの比表面積が増加するため、効率的な海ポリマーの溶出が可能とする。なぜなら、海ポリマーは溶剤による処理により、溶解が進行するからである。この効果により、海ポリマーは結果的に脆化されることとなるが、溶解が進みやすい海ポリマーから形成されているため、溶出処理の初期段階で脆化され、液流染色機などで溶出処理を行う場合には、液流により物理的刺激を受けることで簡単にクラックが形成されるのである。
このような海成分領域の脆化によるクラック形成は、複合断面の直径と海成分領域の幅の比が0.25以上であれば発現するものであるが、L/Dが0.50以上であることがより好ましい。すなわち、かかる範囲であれば、溶出処理の初期の段階で複合繊維径の1/2以上にクラックが形成されることとなり、このクラックは溶出処理が進行し、更に物理的な刺激を受けることで複合繊維の断面を横断的に伝達し、最終的には複合繊維が半分に分割される。このような場合には、溶剤に処理される比表面積が複合繊維の分割数の2乗に比例して増加することとなる。このため、海ポリマーの溶出の効率が更に向上するのである。このような観点で言えば、海成分領域の長さ(L)は、長いほど好適であり、実施可能な値は最大1まで可能であり、特に好ましい範囲として挙げることができる。
また、本発明の複合繊維における海成分領域の幅(H)は島成分の最大の直径(d)よりも大きいことが好ましい。なぜなら、本発明の目的とする海成分領域を配置したことによる脱海効率の向上効果は、基本的には海成分領域の幅(H)に依存するものであるが、この幅が島成分の最大の直径(d)よりも大きい場合には、島成分の影響により溶剤の侵入やクラック形成が阻害されることなく良好に進行するため、好適なのである。
 さらに本発明の複合繊維においては少なくともひとつの海成分が、海成分領域の幅(H)が島成分の最大径(d)よりも海成分領域の幅(H)以上となる海成分領域の長さ(L1)が複合繊維の直径(D)の直径の1/4以上であることが好ましい。
 なお、この島成分の直径の評価方法は以下のとおりである。すなわち、海成分領域の幅の場合と同様に海島複合繊維の断面を撮影し、複合繊維のマルチフィラメントにおいて、150個以上の島成分が観察できる倍率として画像を撮影する。撮影された画像から無作為に抽出した150本の島成分の直径を測定する。ここで言う島成分径とは、2次元的に撮影された画像から繊維軸に対して垂直方向の断面を切断面とし、この切断面に3点以上で外接する仮想円の直径のことを意味する。島成分径の値に関しては、nm単位で小数点第1位まで測定し、小数点以下を四捨五入するものである。撮影した150本島成分の直径を調べて、この最大値を本発明で言う島成分の最大の直径(d)とした。
 本発明の複合繊維においては、この島成分の最大の直径(d)が海成分領域の幅(H)よりも小さいことが好ましく、前記したクラック形成への阻害を抑制するという観点では、H/dの関係が2.0以上であることがより好ましい。なお、本発明の複合繊維においては、この島成分の直径が100~5000nmであることが好ましく、係る範囲であれば、本発明の脱海効率の向上の効果があり、更に海ポリマーの溶出処理を施した極細繊維は品位の高い優れた特性を有した極細繊維となる。繊維径が100~5000nmの範囲であれば、海ポリマーの溶出処理の阻害になることなく、本発明の海成分領域の効果がより顕著化することに加えて、単独の紡糸技術では到達できない極限的な細さを有した極細繊維を採取することも可能である。
 本発明の複合繊維から発生させる極細繊維は、その直径が5μm以下になると、通常の繊維(数十μm)では得ることができない柔軟なタッチやきめ細やかさを有する。その特性を利用して、例えば、人工皮革や高風合アパレル用素材として使用できる。その他にも、繊維間隔の緻密さを利用し、高密度織物とし、防風性や撥水性を必要とするスポーツ衣料にも使用することができる。また、極細化された繊維は、細かい溝へ入り込み、かつ比表面積の増大や微細な繊維間空隙に汚れが捕捉される。このため、高い吸着性および塵埃捕集性を発現する。この特性を利用し、産業資材用途では、精密機器などのワイピングクロスや精密研磨布として利用することができる。特にIT用研磨やワイピングに用いるようにするには、高度な払拭性能などが要求されるようにさるため、極細繊維の直径は細いほど好適であり、100~1000nmの範囲がより好ましい範囲として挙げることができる。本発明の複合繊維においては、その島成分を100nm未満にすることも可能であるが、海ポリマーの溶出処理中の取り扱い性などの観点から、島成分の直径は100nm以上が好ましい。
 前記したような極細繊維およびそれからなる繊維製品の製造に本発明の複合繊維を活用することは好適なことであり、従来では困難であった力学特性などの極細繊維の基本特性を向上させることができたり、その極細繊維束の均質性を高めることで、それからなる繊維製品の品位を高めることが可能となる。
 極細繊維を発生させる目的の複合、繊維の場合には、一般に島ポリマーを難溶解成分、海ポリマーを易溶解成分とする場合が多い。例えば、島ポリマーをポリエチレンテレフタレート(PET)、海ポリマーを易溶出性とするための共重合PETとする場合がある。この場合、海ポリマーとした共重合PETは、島ポリマーと比較して、溶剤に対する高い溶解速度を有するものである。しかしながら、海ポリマーの溶出処理の効率が悪く、海ポリマーが完全に溶出するまでの時間が長い場合には、島ポリマーまでもが溶剤によって処置されてしまう場合がある。特に、島成分の径を小さくした場合には、この影響は非常に顕著なものである。特に島成分がμmオーダーの場合には、島成分の比表面積が高まることで、極細繊維束の力学特性の低下や、複合繊維において最外層に配置されていた島成分と内層に配置されていた島成分とでは、その径が異なるなど、品位が低下する場合があった。
 本発明の複合繊維においては、海成分領域を本発明のように配置したことにより、海ポリマーの溶出処理の初期段階から複合繊維の内部まで溶剤の処理がおよぶため、従来の複合繊維で課題となっていた品位の低下の問題は極めて少ない。また島充填密度を高めたとしても、海ポリマーに対する島ポリマーの比率を高めることで、島ポリマーからなる極細繊維を原料の複合繊維に対する収率を高くして製造することが可能となる。更に、この島ポリマー比率を高めることは、製糸工程(紡糸、延伸)での応力を島成分に効率良く伝えることができるため、島成分の繊維構造を高度に生成させることできる。このため、極細繊維の力学特性を高めることが可能であることに加えて、島成分の配向結晶化が進むことで、自体の溶剤に対する耐性を向上させることができる。
 以上のように、本発明の要件である海成分領域の存在は、従来の課題であった島充填密度を増加させても、海ポリマーの溶出の効率が低下することはない。このため、多島化による極細化が可能であり、更に、島ポリマーの比率を高めることで力学特性などの基本特性に優れた極細繊維が生産性高く安定的に製造することが可能となる。このような効果を実現する海成分領域は、本発明で定める範囲を満足すれば、図13、図14および図20~図26に例示されるものも含めてその効果を発揮する。特に海成分領域を複合繊維の表面から内部方向に配置する場合には効果的である。また海成分領域がある程度の断面積比率を持って存在することで、クラック形成による複合繊維の分割が効率良く進行することとなる。更に、このようなクラック形成による複合繊維の分割という観点を推し進めると、本発明の海島成分領域は、複合繊維の断面に広く配置されていることが好適である。中でも図13に示されるような海成分領域が十字形の配置されていることが好ましい。
 本発明の海島複合繊維は、破断強度が0.5~10.0cN/dtexであることが好ましく、伸度が5~700%であることが好ましい。ここで言う、強度とは、JIS L1013(1999年)に示される条件でマルチフィラメントの荷重-伸長曲線を求め、破断時の荷重値を初期の繊度で割った値であり、伸度とは、破断時の伸長を初期試長で割った値である。また、初期の繊度とは、繊維の単位長さの質量を複数回測定した単純な平均値から、10000m当たりの質量を算出した値を意味する。後加工工程の工程通過性や繊維の実際の使用に耐えうるものとするためには、本発明の海島複合繊維の破断強度は、0.5cN/dtex以上とすることが好ましい。製造可能な上限値は10.0cN/dtex程度である。また、伸度についても、後加工工程の工程通過性も考慮すれば、5%以上であることが好ましい。通常製造可能な物の伸度の上の値は700%である。破断強度および伸度は、目的とする用途に応じて、製造工程における条件を制御することにより、調整が可能である。
 本発明の海島複合繊維から得られた極細繊維をインナーやアウターなどの一般衣料用途に用いる場合には、破断強度を1.0~4.0cN/dtex、伸度を20~40%とすることが好ましい。また、比較的使用状況が過酷になる、スポーツ衣料用途などでは、破断強度を3.0~5.0cN/dtex、伸度を10~40%とすることが好ましい。該極細繊維は非衣料用途では、ワイピングクロスや研磨布としての使用が考えられる。これらの用途では、繊維製品が、加重下で引っ張られながら対象物に擦りつけられることになる。このため、破断強度が1.0cN/dtex以上、伸度10%以上であることが好適である。係る範囲の力学特性とすることで、例えば、拭き取り中などに極細繊維が切れて脱落などすることがなくなる。
 本発明の海島複合繊維は、繊維巻き取りパッケージやトウ、カットファイバー、わた、ファイバーボール、コード、パイル、織編、不織布など多様な中間体とし、海ポリマーを溶出処理して極細繊維を発生させ、様々な繊維製品とすることが可能である。また、本発明の海島複合繊維は、未処理のまま使用する、部分的に海ポリマーを除去する、または島ポリマーを除く処理をするなどして、繊維製品とすることも可能である。
 繊維製品としては、ジャケット、スカート、パンツ、下着などの一般衣料から、スポーツ衣料、衣料資材、カーペット、ソファー、カーテンなどのインテリア製品、カーシートなどの車輌内装品、化粧品、化粧品マスク、ワイピングクロス、健康用品などの生活用途や研磨布、フィルター、有害物質除去製品、電池用セパレーターなどの環境・産業資材用途や、縫合糸、スキャフォールド、人工血管、血液フィルターなどの医療用途に使用することができる。
 以下、さらに本発明の複合繊維の製造方法および製造使用でき複合口金について、図面を参照しながら詳細に説明する。
 図1は、本発明の実施形態のひとつである複合口金の概略断面図である。図2は本発明の複合口金7と、それと併せて使用される紡糸パック8、冷却装置9およびその周辺の概略断面図である。図4は、本発明の実施形態のひとつとして用いられる吐出板の平面図であり、図5は、図4の部分拡大平面図である。また、図3、図7、図8、図9、図11、図12、図18、図27~図35は本発明の各種実施形態に用いられる吐出板の部分拡大平面図である。なお、これらは、本発明の要点を伝えるための概略図であり、図での記載は簡略化されている。本発明の複合口金はでは、孔および溝の数ならびにその寸法比などは図示したものに限られず、実施の形態に合わせて変更可能である。
 本発明の実施形態に用いられる複合口金7は、図2に示すように、紡糸パック8に装備され、スピンブロック10の中に固定される。複合口金7の下には冷却装置9が設けられる。複合口金7は、図1に示すように、各ポリマーを分配するための分配装置1、吐出板2および縮流板3を順に積層して構成される。また、吐出板2には、図5に示すように、島ポリマーを吐出するための島吐出孔13、または海ポリマーを吐出するための海吐出孔12が形成されており、島吐出孔13と海吐出孔12とが群を形成している海島吐出孔群と、海吐出孔12のみが群を形成している海成分領域形成用吐出孔群とによって、吐出孔集合体18が構成されている。
 ここで、分配装置(図示していない)によって分配された各成分のポリマーは、図5に示される島吐出孔13、または海吐出孔12より吐出され、各成分のポリマーが合流し、複合ポリマー流が形成される。その後、複合ポリマー流は、図1に示される縮流板の吐出導入孔4、縮流孔5を通過して、口金吐出孔6より吐出される。この複合ポリマー流は、図2に示される口金吐出孔6から吐出された後、冷却装置9により吹き出される気流により冷却固化される。その後、油剤を付与された後に、海島複合繊維として巻き取られる。なお、図2では、環状内向きに気流を吹き出す環状の冷却装置9を採用しているが、一方向から気流を吹き出す冷却装置を用いてもよい。
 ここで、海ポリマー溶出時の溶出不良を抑制し、海ポリマー溶出時間の短縮を可能とする手段について説明する。
 本発明の実施形態の複合口金に使用される吐出板は、図5に例示したように、複数の海吐出孔12から形成される海成分領域形成用吐出孔群と、以下の(i)~(v)のいずれかより形成される少なくとも一つ以上の海島領域を形成するための吐出孔群(以下「海島吐出孔群」という)が存在し、これらの吐出孔が併せて一つの吐出孔集合体を構成する。海成分領域形成用吐出孔群が海島吐出孔群によって挟まれる形で連続的に配置される。ここで、下記(i)の組み合わせにより形成される海島吐出孔群の配置を図5、(ii)より形成される海島吐出孔群の配置を図3、(iii)の組み合わせにより形成される海島吐出孔群の配置を図9、(iv)の組み合わせにより形成される海島吐出孔群の配置を図11、(v)の組み合わせにより形成される海島吐出孔群の配置を図18に例示した。
(i)海吐出孔12と島吐出孔13
(ii)複合ポリマー吐出孔15
(iii)海吐出孔12と複合ポリマー吐出孔 15
(iv)島吐出孔13と複合ポリマー吐出孔 15
(v)海吐出孔12と島吐出孔13と複合ポリマー吐出孔15
それにより、吐出板の海島吐出孔群および海成分領域形成用吐出孔群から吐出された各ポリマーは、吐出導入孔にて合流した後、口金吐出孔より吐出され、海成分領域および海島領域を有した複合繊維となる。
 ここで、本発明の実施形態のひとつとして、海島吐出孔群が(i)の配置となる場合において、海成分領域を形成できる原理をポリマーの流れに沿って説明する。
 島ポリマー、および海ポリマーは、図1に示される吐出板2から下流側に一斉に吐出される。吐出されたポリマーはポリマーの紡出経路方向に沿って流れ、ポリマーの紡出経路方向に垂直な方向に拡幅することで、隣接するポリマー同士が合流し、複合ポリマー流となる。この際、吐出板を、図5に示すように、海吐出孔12のみの海島吐出孔群を設置することが、図13に示すような海成分領域44が存在する複合繊維を製造するには有効である。但し、吐出されたポリマーは、流路空間を埋めるために、拡幅するように移動するため、図17に示すような海島吐出孔群間の距離を単に離しただけでは、複合繊維の断面に海成分領域44を形成することは困難である。また、図17のような吐出板では、ポリマーの拡幅が大きくなる。このため、島ポリマーの配置がずれるなどして繊維の断面が不安定化し、均一な島成分が形成された複合繊維とはならない。
 図5に示すように、海島吐出孔群を4つに離れるように複合口金上に設置し、その間に海吐出孔12を設けることが有効でなる。図5に示す吐出板においては、海島吐出孔群を離した間に海成分領域用の海吐出孔12aがあることで、前記した海島領域の拡幅を抑制し、繊維断面の不安定化を抑制することが可能になる。
 図5の場合では、海吐出孔12aと近接している海吐出孔12あるいは島吐出孔13のうち最も近接している孔との中心間距離を半径とする海吐出孔12aを中心とした仮想円周線上に、2個以下の島吐出孔13を配置することで、海吐出孔12aが複数集合した海成分領域形成用吐出孔群を形成させている。図5のように、この海成分領域形成用吐出孔群を海島吐出孔群の一部を両側に挟む形で連続的に配置することで、図3のように海成分領域44を有する複合繊維が得られる。また、図5に示した吐出板では、海島吐出孔群の孔の配置パターンとして、6角格子の各頂点に海吐出孔12を配置し、その格子を構成する六角形の重心位置に島吐出孔13を配置している。図5に示される孔配置は、n=6、m=2となり、島吐出孔13の周囲を海吐出孔12が囲い込む配置となる。このため、島ポリマー比率が増加した場合においても、必ず島ポリマー間に海ポリマーが存在することとなり、隣接した島吐出孔からのポリマーが合流することを抑制できる。
 海島吐出孔群の他の配置パターンとして、図7に4角格子、図8に3角格子を示している。
 図7に示されるものでは、n=4、m=3となる。この場合、図5に示した6角格子に配置するよりも、隣り合う島吐出孔同士の距離が近くできるため、孔充填密度をより高めることが可能となる。図8に示されるものは、n=3、m=5となる。この場合、図7に示した4角格子の場合よりも、更に、隣り合う島吐出孔13同士の近接化が可能になる。このため、さらに孔充填密度を高めることが可能となる。以上のように、海島吐出孔群の配置パターンとして、3角格子、4角格子、6角格子の順に、孔充填密度を高めることが可能となるが、島ポリマー比率等の製糸条件に制約が生まれる場合もあるため、目的とする複合繊維の断面形態に応じて、孔の配置パターンを決定することが好適である。
 次に分配装置について図6を用いて説明する。図6は吐出板の部分拡大縦断面図である。分配装置は、計量板16と呼ばれる厚板と、分配板17と呼ばれる薄板とがそれぞれ1枚以上積層されて構成されている。この計量板16と分配板17は、位置決めピンにより、複合口金7の中心位置(芯)が合うように設置される。この計量板16と分配板17は、ネジやボルトなどで固定することもできる。また、各板を熱圧着などにより金属接合(拡散接合)することも部材間からのポリマー漏れなどを抑制するというでは、好適である。
 図6の計量板16には、島ポリマーと海ポリマーを各々分配し、分配板17に供給するための流路溝や流路孔が加工されている。この流路孔は、一定の流路圧損をポリマーに付与することで、最上部に位置した分配板17の流入流路に均一にポリマーを供給することを可能としている。
 一枚の分配板17には、島ポリマーと海ポリマーを各々分配するための分配溝51および分配孔52、またはいずれかが形成されている。この分配溝51はポリマー紡出経路方向に垂直な方向(図6において左方向矢印および右方向矢印)にポリマーを導き、分配孔52はポリマー紡出経路方向(図6において下方向矢印)にポリマーを導く役割を有している。ここで、分配孔52を有した分配板17と、分配溝51を有した分配板17を交互に積層させると、1つの分配孔52に対して、そのポリマー紡出経路方向の下流側の位置に連通する1つの分配溝51を形成することとなる。このため、分配溝51の端部に連通する複数個の分配孔52を構成するトーナメント方式の流路を形成することとなり、計量板16にて分配された各成分のポリマーを更に微少なポリマーに均一に分割することができる。
 次いで、本発明の別の実施形態として、吐出板の部分拡大平面図である図3および複合口金の概略縦断面図である図10を用いて、(ii)の配置となる場合について説明する。図3に示した吐出板は、海島吐出孔群が複合ポリマー吐出孔から構成されていることを意味する。図3に示すものは、一般にはパイプ方式口金と呼ばれており、海島吐出孔群が複合ポリマー吐出孔15によって構成されている。図10に示されるとおり、分配装置64には、島ポリマーを供給するパイプ62と、海ポリマーを供給する海ポリマー導入流路61と、海ポリマー導入流路61に連通する海ポリマー分配室63が形成されている。ここで、分配装置64のパイプ62は、海島吐出孔群の複合ポリマー吐出孔66と一対一に対応して連通して形成されている。また、海ポリマー分配室63は、複合ポリマー吐出孔66、および海成分領域形成用吐出孔群の海吐出孔65に連通して形成されている。海島吐出孔群のパイプ62から吐出された島ポリマーと、海ポリマー分配室63から吐出された海ポリマーとは、複合ポリマー吐出孔66にて合流する。ここで、この複合ポリマー流は、芯に島ポリマー、鞘に海ポリマーの芯鞘構造となる。
 一方、海成分領域形成用吐出孔群の海吐出孔65には、海ポリマー分配室63から海ポリマーが供給される。海島吐出孔群から吐出された複合ポリマーと、海成分領域形成用吐出孔群から吐出された海ポリマーとは、吐出板67の下面にて合流する。ここで、複合ポリマー流の間には海成分領域形成用吐出孔群から吐出された海ポリマーが存在しているため、本発明の海成分領域が断面に形成された複合繊維を製造することが可能となる。
 次いで、本発明の別の実施形態として、海島吐出孔群19が (iii)の配置となる場合を図9を用いて説明する。図9の吐出板にでは、海島吐出孔群が複合ポリマー吐出孔15と、海吐出孔12とから構成されている。分配装置(図示せず) から供給された各ポリマーは分配し、吐出板の各孔に供給される。図9に示した海島吐出孔群の複合ポリマー吐出孔15では、海ポリマーと島ポリマーが合流し、複合ポリマー流が形成され、吐出される。また、海吐出孔12では海ポリマーのみが吐出される。そして、海島吐出孔群の複合ポリマー吐出孔15と海吐出孔12から、各ポリマーが吐出され、各ポリマーが合流し、海島形態を有した複合ポリマー流となる。図9に示した形態の特徴は、海島吐出孔群には複合ポリマー吐出孔15に加えて、海吐出孔12が設置されていることである。このため、複合ポリマー吐出孔15により形成された芯鞘形態の複合ポリマー流(芯:島ポリマー、鞘:海ポリマー)の周囲に、海ポリマーが配置されることとなる。よって、図13に示した複合繊維の場合には、島成分43間同士の距離を拡大できる。このため、海ポリマーの溶出処理の際に溶剤が島成分43の間に侵入し易くなり、海ポリマーの溶出時間を短縮することができる。このような形態では、島ポリマーの比率を増加させていくと、一般には島ポリマー同士が合流する場合があるが、島ポリマーの間に海ポリマーが多く介在することになるから、島ポリマーの合流抑制という観点では好適な形態である。
 次いで、本発明の別の実施形態として、海島吐出孔群19が (iv)の配置となる場合を説明する。図11は吐出板の部分拡大平面図である。図11の吐出板では、海島吐出孔群が複合ポリマー吐出孔15と、島吐出孔13とから構成されている。分配装置(図示していない)から供給された各ポリマーは分配され、吐出板の各孔に供給される。ここで、海島吐出孔群の複合ポリマー吐出孔15では、海ポリマーと島ポリマーが合流し、複合ポリマー流が吐出される。また、島吐出孔13では島ポリマーのみが吐出される。図11に示す形態の特徴は、島吐出孔群には、複合ポリマー吐出孔15に加えて、島吐出孔13が形成されていることである。このため、芯鞘形態のポリマー流(芯:島ポリマー、鞘:海ポリマー)の周囲に、島ポリマーが存在する複合ポリマー流を形成することが可能となる。その結果、図3に示した(ii)の配置と比較して、孔充填密度を高めることができることから、複合繊維の断面において、より多くの島成分を配置することができる。
 次いで、本発明の別の実施形態として、海島吐出孔群が(v)の配置となる場合を説明する。図18は吐出板の部分拡大平面図である。図18の吐出板では、海島吐出孔群が複合ポリマー吐出孔15と、海吐出孔12、島吐出孔13にて形成されている。分配装置(図示されず)から供給された各ポリマーは分配され、吐出板の各孔に供給される。海島吐出孔群の複合ポリマー吐出孔15では、海ポリマーと島ポリマーが合流し、複合ポリマー流を吐出する。島吐出孔13では島ポリマーのみを吐出し、海吐出孔12では海ポリマーのみを吐出する。図18の吐出板の特徴は、島吐出孔群に複合ポリマー吐出孔15に加えて、島吐出孔12と海吐出孔13が形成されていることである。このため、芯鞘(芯:島ポリマー、鞘:海ポリマー)ポリマーと島ポリマーとが、海ポリマーに包囲された複合ポリマー流を形成できる。よって、複合繊維における島成分の数は、図11に示す(iv)の配置よりも多く、図9に示す(iii)の配置よりも少なくなる。一方で、島成分同士の距離は、図9に示す(iii)の配置よりも広く、図11に示す(iv)の配置よりも狭くなる。このため、多島化と海ポリマーの溶出効率の向上は、(iii)の配置と(iv)の配置との中間程度となる。
 パイプ方式口金を活用した図9、図11、図18では、複合ポリマー吐出孔15から形成される複合ポリマー流が、島ポリマーと海ポリマーとが芯鞘構造である例を示したが、これに限られるものではない。この複合ポリマー流は、サイドバイサイド、多層状、海島状などでもよく、分配装置での各ポリマーの分配、合流の状態によって多様に形成させることができる。
 本発明の海成分領域形成用吐出孔群は、図12に示すように、吐出孔集合体18の外接円の半径をRとした場合、吐出孔集合体18の外接円の外周から、半径0.5R以内の領域まで、海島吐出孔群の一部が、海成分領域形成用吐出孔群の両側を挟む形で、連続的に配置する場合でも、本発明の目的を達成することができる。また、溶出用吐出孔群は、十字配置に限らず、放射状配置、格子状配置、川の字配置であっても良く、ここで重要なポイントは、海島吐出孔群の一部を両側に接する形で海成分領域形成用吐出孔群を配置することである。
 次に、図1、図2、図3、図4、図5、図6、図7、図8、図10および図12に示した本発明の複合口金および吐出板に共通して、各部材の形状などについて詳細に説明する。
 図1に示した複合口金7は、上方から観察したときの形状は円形状に限定されず、四角形や多角形であってもよい。また、図1に示した複合口金7における口金吐出孔6または図4に示した吐出孔集合体18の配列は、海島複合繊維の本数、糸条数、冷却装置に応じて変えることができる。図2に示した冷却装置9が環状の冷却装置の場合には、口金吐出孔または吐出孔集合体を一列、もしくは複数列に渡り環状に配列するのが良い。また、図2に示した冷却装置9が、一方向の冷却装置の場合には、口金吐出孔または吐出孔集合体を千鳥に配列するのが良い。
 各成分のポリマーを吐出するための各流路孔は、円形、多角形、星型など、いずれ形態であっても良い。また、実施の形態に合わせて、各流路孔は、ポリマー紡出経路方向に沿って断面が変化するなど変更可能なものとすることができる。
 図1に示される吐出導入孔4は、ポリマーの紡出経路方向において、吐出板2の下面より一定の助走区間を設けることで、島ポリマーと海ポリマーが合流した直後の流速差を緩和させ、複合ポリマー流を安定化させるという役割を果たす。この吐出導入孔4の孔径は、吐出板2に配設された吐出孔集合体の外接円の直径よりも大きく、かつ、吐出孔集合体の外接円の断面積と、吐出導入孔4の断面積比が極力小さくなるように構成されるのが好適である。前記の通り吐出導入孔4を形成した場合には、吐出板2より吐出された各ポリマーの拡幅が抑えられ、複合ポリマー流を安定化させることができる。
 図1に示される縮流孔5は、吐出導入孔4から口金吐出孔6に至る流路の縮小角度αを50~90°の範囲に設定することで、複合口金7を小型化でき、且つ、複合ポリマー流のドローレゾナンスなどの不安定現象を抑え、安定的に複合ポリマー流を供給することができる。
 次に、本発明の実施形態の複合口金に共通して、複合繊維の製造方法について詳細に説明する。
 本発明の複合繊維の製造方法は、公知の複合紡糸機で実施することが可能であり、図1に示した複合口金7を使用することが本発明の特異な複合断面を制御するという点で好ましい。
 本発明の目的は、極細繊維を発生させるための海島複合繊維を製造することにあるため、島ポリマーおよび海ポリマーとして、例えば、ポリエチレンテレフタレートあるいはその共重合体、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリ乳酸、熱可塑性ポリウレタンなどの溶融成形可能なポリマーが挙げられる。特にポリエステルやポリアミドに代表される重縮合系ポリマーは融点が高いので好ましい。ポリマーの融点は165℃以上であると耐熱性が良好であり好ましい。また、酸化チタン、シリカ、酸化バリウムなどの無機質、カーボンブラック、染料や顔料などの着色剤、難燃剤、蛍光増白剤、酸化防止剤、あるいは紫外線吸収剤などの各種添加剤をポリマー中に含んでいてもよい。また、脱海あるいは脱島処理を想定した場合には、ポリエステルおよびその共重合体、ポリ乳酸、ポリアミド、ポリスチレンおよびその共重合体、ポリエチレン、ポリビニールアルコールなどの溶融成形可能で、他の成分よりも易溶解性を示すポリマーから選択することができる。易溶解成分としては、水系溶剤あるいは熱水などに易溶解性を示す共重合ポリエステル、ポリ乳酸、ポリビニールアルコールなどが好ましく、特に、ポリエチレングリコール、ナトリウムスルホイソフタル酸が単独あるいは組み合わされて共重合したポリエステルやポリ乳酸を用いることが紡糸性および低濃度の水系溶剤に簡単に溶解するという観点から好ましい。また、脱海性および発生する極細繊維の開繊性という観点では、ナトリウムスルホイソフタル酸が単独で共重合されたポリエステルが特に好ましい。
 以上例示した難溶解成分および易溶解成分の組み合わせは、目的とする用途に応じて難溶解成分を選択し、難溶解成分の融点を基準に同じ紡糸温度で紡糸可能な易溶解成分を選択すれば良い。ここで前述した溶融粘度比を考慮して、各成分の分子量などを調整すると、海島複合繊維の島成分の繊維径および断面形状という均質性を向上させることができる。また、本発明の海島複合繊維から極細繊維を発生させる場合には、極細繊維の断面形状の安定性および力学物性保持という観点から、脱海に使用する溶剤に対する難溶解成分と易溶解成分の溶解速度差が大きいほど好ましく、10~3000倍までの範囲を目安に、前述したポリマーから組み合わせを選択すると良い。本発明の海島複合繊維から極細繊維を採取するのに好適なポリマーの組み合わせとしては、融点の関係から海ポリマーを5-ナトリウムスルホイソフタル酸が1~10モル%共重合されたポリエチレンテレフタレート、島ポリマーをポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレートとする組合せ、海ポリマーをポリ乳酸、島ポリマーをナイロン6、ポリトリメチレンテレフタレートまたはポリブチレンテレフタレートとする組合せが好適な例として挙げられる。
 本発明に用いる海島複合繊維を紡糸する際の紡糸温度は、2種類以上のポリマーのうち、融点高い、または粘度の高いほうのポリマーが流動性を示す温度以上とする。この流動性を示す温度としては、分子量によっても異なるが、そのポリマーの融点が目安となり、融点+60℃以下で設定すればよい。これ以下であれば、紡糸ヘッドあるいは紡糸パック内でポリマーが熱分解などすることなく、分子量低下が抑制されるため、好ましい。本発明の製造方法におけるポリマーの吐出量は、安定吐出が可能な範囲として、吐出孔当たり0.1g/min/hole~20.0g/min/holeを挙げることができる。この際、吐出の安定性を確保できる吐出孔における圧力損失を考慮することが好ましい。ここで言う圧力損失は、0.1MPa~40MPaを目安にポリマーの溶融粘度、吐出孔径、吐出孔長との関係から吐出量を係る範囲より決定することが好ましい。本発明の製造方法においては、島ポリマー(難溶解成分)と海ポリマー(易溶解成分)の比率は、単位時間当たりに吐出する各ポリマーの質量を基準に海ポリマー/島ポリマーの比率で10/90~95/5の範囲で選択することができる。この海/島ポリマー比率のうち、島ポリマー比率を高めると極細繊維の生産性という観点から、好適である。但し、海島複合断面の長期安定性という観点から、本発明の製造方法により、複合繊維および極細繊維を効率的に、かつ安定性を維持しつつ製造する範囲としては、この海島ポリマー比率は、20/80~50/50がより好ましい範囲である。このように複合口金から吐出された海島複合ポリマー流は、冷却固化されて、油剤を付与され、周速が制御されたローラによって引き取られることにより、海島複合繊維となる。ここで、この引取速度は、吐出量および目的とする繊維径から決定すればよいが、本発明の製造方法においては、紡糸速度が100~7000m/minの範囲とすることが好ましい。 本発明の製造方法においては、口金吐出孔6の形状を変更することで、丸形状はもとより、三角、扁平などの丸形以外の形状や中空にすることも可能である。さらに、複合繊維の糸条数は1糸条のモノフィラメントおよび2糸条以上のマルチフィラメントでも良い。紡糸した複合繊維は、高配向として力学特性を向上させるという観点から、一旦巻き取られた後で延伸を行っても良いし、一旦、巻き取ることなく、引き続き延伸を行っても良い。この延伸条件としては、例えば、一対以上のローラからなる延伸機において、一般に溶融紡糸可能な熱可塑性を示すポリマーからなる繊維であれば、ガラス転移温度以上融点以下温度に設定された第1ローラと結晶化温度相当とした第2ローラの周速比によって、繊維軸方向に無理なく引き伸ばされ、且つ熱セットされて巻き取られ、図7のような海島複合繊維断面を有する複合繊維を得ることができる。
 また、ガラス転移を示さないポリマーの場合には、複合繊維の動的粘弾性(tanδ)の測定を行い、得られるtanδの高温側のピーク温度以上の温度を予備加熱温度として、選択すればよい。ここで、延伸倍率を高め、力学物性を向上させるという観点から、この延伸工程を多段で施すことも好適な手段である。
 このようにして得られた本発明の海島複合繊維から、極細繊維を得るには、易溶解成分が溶解可能な溶剤などに複合繊維を浸漬して易溶解成分を溶出し、除去すること、すなわち脱海工程で、難溶解成分からなる極細繊維を得ることができる。易溶出成分が、5-ナトリウムスルホイソフタル酸などが共重合された共重合PETやポリ乳酸(PLA)などの場合には、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ水溶液を用いることができる。本発明の複合繊維をアルカリ水溶液にて処理する方法としては、例えば、複合繊維あるいはそれからなる繊維構造体とした後で、アルカリ水溶液に浸漬させればよい。この時、アルカリ水溶液は50℃以上に加熱すると、加水分解の進行を早めることができるため、好ましい。また、流体染色機などを利用し、処理すれば、一度に大量に処理をすることができるため、生産性もよく、工業的な観点から好ましいことである。以上のように、本発明の極細繊維の製造方法を一般の溶融紡糸法に基づいて説明したが、メルトブロー法およびスパンボンド法でも製造可能であることは言うまでもなく、さらには、湿式および乾湿式などの溶液紡糸法などによって製造することも可能である。
 以下実施例を挙げて、本発明の極細繊維について具体的に説明する。
実施例および比較例での評価は下記の方法で行った。
A.固有粘度(IV)
 オルソクロロフェノールを溶媒として25℃で測定した。
B.ポリマーの溶融粘度
チップ状のポリマーを真空乾燥機によって、水分率200ppm以下とし、東洋精機製キャピログラフ1Bによって、歪速度を段階的に変更し、溶融粘度を測定した。なお、測定温度は紡糸温度と同様にし、実施例あるいは比較例には、1216s-1の溶融粘度を記載している。ちなみに、加熱炉にサンプルを投入してから測定開始までを5分とし、窒素雰囲気下で測定を行った。
 C.繊度
海島複合繊維の場合は、100mの質量を測定し、100倍することで繊度を算出した。また、複合繊維から海ポリマーを99%以上溶出して採取した極細繊維については、10mの質量を測定し、これを1000倍することで繊度を算出した。なお、これらのサンプルの秤量は、温度25℃、湿度55%RH雰囲気で行った
同様の操作を10回繰り返し、その単純平均値をdtex単位で小数点第2位を四捨五入した値を繊度とした。海ポリマーの溶出の判定は、海ポリマーの溶出率とサンプルの減量率(下記式)が同値であるとし、サンプルの減量率から評価するものである。
 減量率(%)=(1-溶出処理後サンプル重量/溶出処理前のサンプル重量)×1 00
 D.繊維の力学特性
複合繊維および極細繊維をオリエンテック社製引張試験機 “テンシロン”(登録商標) UCT-100型を用い、試料長20cm、引張速度100%/minの条件で応力-歪曲線を測定する。破断時の荷重を読みとり、その荷重を初期繊度で除することで強度を算出した。破断時の歪を読みとり、試料長で除した値を伸度を算出した。強度の単位はcN/dtex、伸度の単位は%として評価した。いずれの値も、この操作を水準毎に5回繰り返し、得られた結果の単純平均値を求めた。強度は小数点第2位を四捨五入した値とし、伸度は小数点以下を四捨五入した値としている。
E.複合繊維の断面観察における各パラメータ(複合繊維径D、複合繊維断面積Ac、島成分の最大径d、島成分間距離W、海成分領域幅H、海成分領域長さL、海成分領域の総断面積As。隣接島成分平行度θ)
採取した海島複合繊維をエポキシ樹脂で包埋し、Reichert社製FC・4E型クライオセクショニングシステムで凍結し、ダイヤモンドナイフを具備したReichert-Nissei ultracut Nで切削した後、その切削面を(株)キーエンス製 VE-7800型走査型電子顕微鏡(SEM)にて複合繊維の断面を撮影した。
無作為に選定した画像からそれぞれ複合繊維径D、島成分の最大径d、島成分間距離W、海成分領域幅H、海成分領域長さLおよび隣接島成分平行度θについて、画像処理ソフト(WINROOF)を用いて評価した。
なお、島成分の最大径dについては、150本以上の島成分が観察できる倍率として画像を撮影し、撮影された画像から無作為に抽出した150本の島成分の島成分径を測定した。島成分径の値に関しては、nm単位で小数点第1位まで測定し、小数点以下を四捨五入するものである。撮影した150本の島成分の直径を調べて、この最大値を島成分の最大径dとした。
 また、複合繊維径D、島成分間距離W、海成分領域幅Hおよび海成分領域長さLについては、無作為に選定したマルチフィラメント中複合繊維10本以上を観測し、断面画像から、いずれもμm単位で小数点第2位まで測定し、小数点第1位に四捨五入した。以上の操作を、それぞれ10箇所以上に行い、単純な数平均値を求めたものである。この得られた複合繊維径D、海成分領域幅Hおよび海成分領域長さLからそれぞれ1本の複合繊維当たりの複合繊維断面積Acおよび海成分領域の総断面積Asを求めた。
 隣接島成分平行度は、島成分の配置の規則性を示す指標である。図19に例示するとおり、近接した4つの島成分において、隣り合う2つの島成分の中心を結んだ直線同志(図19中の45-(a)(2つの島成分の中心を結んだ直線1)および45-(b)(別の2つの島成分の中心を結んだ直線2))のなす角度θを隣接島成分平行度とした。なお、測定は、無作為に選定したマルチフィラメント中の複合繊維10本以上を対象に、それぞれの複合繊維で10箇所以上観測し、単純な数平均値を求めたものである。
 F.海ポリマーの溶出性
 この項目海成分領域の存在による効果を評価するものである。 各紡糸条件で採取した複合繊維を製織し、得られた編地を、80℃の水酸化ナトリウム3重量%水溶液に満たされたで満たされた脱海浴(浴比1:100(編み地:溶剤))に15分間浸漬させ海ポリマーを溶出させた。ここで言う浴比とは、試料と溶剤の質量比を意味し、浴比1:100とは、試料の100倍の質量の溶剤にて溶出処理を施したことを表している。
 海ポリマーを溶出後、水分を切り、溶出処理された試料を60℃の熱風乾燥機中にて乾燥した。この試料の溶出処理前後の質量を温度25℃、湿度55%RH雰囲気で測定し、下記式に基づき減量率(%)を算出した。算出した減量率から複合繊維の海ポリマー溶出性を下記の3段階で評価した。
 減量率(%)=(1-溶出処理後サンプル重量/溶出処理前のサンプル重量)×1 00
 <海ポリマーの溶出性評価>
 優 : 減量率が海ポリマー比率(%)±5(%)の範囲
 良 : 減量率が海ポリマー比率(%)の-5(%)から-10(%)の範囲
 不良 : 減量率が海ポリマーの比率(%)-10(%)以下 。
 G.海ポリマーの溶出処理時の極細繊維(島成分)の脱落評価
 各紡糸条件で採取した複合繊維を製織し、得られた編地を10g準備し、80℃の水酸化ナトリウム3重量%水溶液で満たされた脱海浴(浴比1:100)にて海ポリマーを99%以上溶出した。
ここで言う浴比とは、サンプルと溶剤の質量比を意味し、浴比1:100とは、サンプル質量の100倍の質量の溶剤にて溶出処理を実施したことを表している。また、海ポリマーの溶出の判定は、海ポリマーの溶出率とサンプルの減量率(下記式)が同値であるとし、サンプルの減量率から評価するものである。
 減量率(%)=(1-溶出処理後サンプル重量/溶出処理前のサンプル重量)×1 00
極細繊維の脱落の有無を確認するため、下記の評価を行った。
海ポリマーの溶出処理した溶液を100ml採取し、この溶液を保留粒子径0.5μmのガラス繊維ろ紙に通す。ろ紙の処理前後の温度25℃、湿度55%RH雰囲気で測定した乾燥質量差から極細繊維の脱落の有無を判断した。
 <極細繊維の脱落評価>
  優 :質量差が3mg未満
  良 :質量差が3mg以上7mg未満
  可 :質量差が7mg以上10mg未満
  不可 :質量差が10mg以上 。
[実施例1] 島ポリマーとして、固有粘度(IV)0.63dl/gのポリエチレンテレフタレート(PET 溶融粘度:120Pa・s)と、海ポリマーとして、IV0.58dl/gの5-ナトリウムスルホイソフタル酸5.0モル%共重合したPET(以下「共重合PET1」 溶融粘度:140Pa・s)を290℃で別々に溶融後、計量し、図2に示した本実施形態の複合口金7が組み込まれた紡糸パックに流入させ、海島複合ポリマー流を溶融吐出した。投入した単位時間当たりのポリマー質量を基準にした海島ポリマー比率は、50/50とした。吐出した複合ポリマー流を冷却固化後油剤付与して、紡糸速度1500m/minで巻き取り、150dtex-15フィラメント(単孔吐出量2.25g/min)の未延伸繊維を採取した。
 巻き取った未延伸繊維を90℃と130℃に加熱したローラ間で3.0倍延伸を行い、50dtex-15フィラメントの複合繊維とした。 ここで、実施例1に用いた図6に示す分配方式口金を使用した。吐出板2においては、条件(i)となる孔を、図28に例示される6角格子に配置し、孔充填密度を1.5(個/mm2)とした。 ここで吐出孔集合体の外接円の半径を「半径R」と定義した。(「半径R」は以下同じ定義である。)
実施例1で用いた吐出板では、海成分領域形成用吐出孔群を、吐出孔集合体の外接円の外周から、半径0.7Rの円周線上まで、4ヶ所海島吐出孔群に挟まれる形で配置した。
表1に記載のとおり、得られた複合繊維の断面には図14で例示されるような海成分領域44が4箇所形成されているものであった。この断面観測結果は表1に記載されるとおり本発明の請求項1に記載の複合繊維が採取されていることが分かった。この採取した複合繊維は、強度2.5cN/dtex、伸度34%と高次加工性に問題のない力学特性を有していた。海成分の溶出性は良好(良)であった。この脱海加工時の効率が向上した結果、極細繊維の力学特性は優れた特性を有しており(強度:2.4cN/dtex 伸度:45%)、脱海時の極細繊維の脱落は少ないものであった(脱落評価:良)。製糸条件ならびに複合繊維および極細繊維の評価結果を表1に示す。
[実施例2] 図29に例示される島吐出孔13および海吐出孔12を4角格子として孔充填密度を2.0(個/mm2)とし、実施例1と同様に、海島吐出孔群の一部が4カ所の海成分領域形成用吐出孔群を挟む形で配置した吐出板が組み込まれた複合口金を用いたこと以外は全て実施例1に従い実施した。
実施例2では、実施例1と同様に複合断面に海成分領域が形成されていることで、良好な海ポリマー溶出性を有しており(海ポリマー溶出性:良)、脱海時の極細繊維の脱落は少ないものであった(脱落評価:良)。製糸条件ならびに複合繊維および極細繊維の評価結果を表1に示す。
[実施例3] 図30に例示するように島吐出孔13を3角格子に配置し、および海吐出孔12を配置し孔充填密度を3.0(個/mm2)とし、実施例1と同様に海成分領域形成用吐出孔群を、4ヶ所海島吐出孔群の一部を両側に挟む形で配置した吐出板が組み込まれた複合口金を用いたこと以外は全て実施例1と同様に、複合繊維を得た。
 実施例3の複合繊維の断面には、図14で例示されるような4つの海成分領域が存在したものであった。それらの海成分領域は断面観察において繊維の表面の上、右、下および左から中心方向に向かっているが、中心までにはいたっていなかった。その形状ほぼ長方形方向であった。また、複合繊維の断面パラメータは表1に記載の通りであり、本発明の複合繊維の要件を満足するものであった。実施例3では、更に島充填密度を高めたにもかかわらず、実施例1および実施例2と同などの良好な海ポリマー溶出性を有しており(海ポリマー溶出性:良)、更に極細繊維の径が縮小されたにもかかわらず、脱海時の極細繊維の脱落は依然少ないものであった(脱落評価:良)。製糸条件ならびに複合繊維および極細繊維の評価果を表1に示す。
 [実施例4] 実施例4に用いた複合口金には、図10に示すようなパイプ方式口金にて、孔充填密度を1.2(個/mm2)として、図31に示す吐出板が組み込まれた複合口金を用いたこと以外は全て実施例1と同様に複合繊維を得た。
実施例4の複合繊維は、その断面に図14で示すように海成分領域が4箇所形成されているものであった。また、複合繊維の断面パラメータは表1に記載のとおりであり、本発明の複合繊維の要件を満足するものであった。実施例4では、良好な海ポリマー溶出性を有しているものの(海ポリマー溶出性:良)、実施例1と比較して、海島領域の島成分の配置が最密充填されたものであり、完全脱海には少し時間を要するものであった。このため、脱海時の極細繊維の脱落が若干増加する傾向にあるものの、問題のないレベルであった(脱落評価:可)。また、この影響からか極細繊維の力学特性は実施例1と比較すると少し低下するものであるが、これも実用に問題のないレベルである(強度1.8cN/dtex 伸度37%)。製糸条件ならびに複合繊維および極細繊維の評価結果を表1に示す。
 [実施例5] 図12に示すように海成分領域形成用吐出孔群を半径0.5Rの円周線上まで達するように配置し、孔充填密度を1.4(個/mm2)とした吐出板が組み込まれた複合口金を用いたこと以外は、実施例1と同様に複合繊維を得た。
 実施例5の複合繊維は、その断面に図14に示すように海成分領域が4箇所形成されているものであった。複合繊維の断面パラメータは表1に記載のとおりであり、本発明の複合繊維の要件を満足するものであった。実施例5においては、海成分領域形成用吐出孔群を半径0.5Rの円周線上まで達するように配置したため、海成分領域が実施例1と比較して、複合繊維の内部まで延長されて存在しており、複合繊維径Dと海成分領域の幅Hとの比(H/D)は0.03と実施例1と同などであるにもかかわらず、海ポリマー溶出性は非常に優れているものであった(海ポリマー溶出性:優)。実施例5のサンプルにおいては、海ポリマー溶出性評価と同様の溶出処理条件で5分間処理し、処理後のサンプルの極細繊維束を観察したところ、複合繊維にクラックが形成された影響によって複合繊維が複数に分割されているものであり、この効果により海ポリマー溶出性が向上したものと考察される。また、完全脱海に要する処理時間を短縮できたことで、極細繊維の脱落はほとんど起こらないものであり(脱落評価:優)、極細繊維の強度も優れた特性を有したものとなった(強度2.6cN/dtex 伸度57%)。製糸条件ならびに複合繊維および極細繊維の評価結果を表1に示す。
 [実施例6] 島ポリマー比率を80%とした以外は、実施例1と同様に、複合繊維を得た。
 実施例6の複合繊維は、その断面が図14示すように海成分領域が4箇所形成されているものであった。複合繊維の断面パラメータは表1に記載のとおりであり、本発明の複合繊維の要件を満足するものであった。実施例6においては、島ポリマー比率を増加させたことにより、複合繊維の力学特性が実施例1に比べて大きく向上した(強度3.3cN/dtex、伸度31%)。実施例6は、紡糸や延伸などの製糸工程中や編地などへ加工工程においても、糸切れなど発生せず、品位に優れるものであった。また、島ポリマー比率を80%に高めたことにもかかわらず、本発明の特徴である海成分領域の効果により、海ポリマー溶出性は良好な性能を有しているものであった(海ポリマー溶出性:良)。このような海ポリマー溶出性に加えて、製糸工程において、島成分の繊維構造が高度に形成されることから、脱海時の極細繊維の脱落はなく(脱落評価:優)、極細繊維も優れた力学特性を有するものであった(強度3.1cN/dtex 伸度40%)。製糸条件ならびに複合繊維および極細繊維の評価結果を表1に示す。
 [実施例7] 島ポリマー比率を20%とした以外は、実施例1と同様に、複合繊維を得た。
 実施例7の複合繊維は、その断面に図14で示すように海成分領域が4箇所形成されているものであった。また、複合繊維の断面パラメータは表1に記載のとおりであり、本発明の複合繊維の要件を満足するものであった。実施例7においては、島ポリマー比率を減少させたことにより、複合繊維径Dと海成分領域の幅Hとの比(H/D)は0.25と増加し、海ポリマー溶出性が非常に優れるものであった(海ポリマー溶出性:優)。実施例5の場合と同様に、海ポリマー溶出性評価と同様の溶出処理条件で5分間処理し、処理後のサンプルの極細繊維束を観察したところ、複合繊維は既に複合繊維が複数に分割されており、多くの部分で既に極細繊維が発生しているものであった。一方、極細繊維においては、島ポリマー比率を低く設定したことで、島成分の繊維構造形成が不十分であったためか、極細繊維の脱落においては、実施例1対比微増するものであったが、実用において問題のないレベルであった(脱落評価:可)。製糸条件ならびに複合繊維および極細繊維の評価結果を表1に示す。
 [比較例1]
島吐出孔および海吐出孔を実施例1と同様に6角格子とし、海成分領域形成用吐出孔群を配置しない吐出板が組み込まれた複合口金を用いたこと以外は全て実施例1と同様に複合繊維を得た。
 比較例1の複合繊維では、海成分領域形成用吐出孔群を配置しなかったことで、その断面に本発明の特徴である海成分領域は形成されておらず、図27に例示されるような、いわゆる従来とおりの海島複合繊維が得られているものであった。
 比較例1においては、実施例1とほぼ同などの力学特性が得られているものの(強度2.3cN/dtex 伸度32%)、海ポリマーの溶出が複合繊維の最外層から徐々に進行していくことになるため、海ポリマー溶出性が大幅に低下したものであった(海ポリマー溶出性:不良)。比較例1のサンプルを実施例5の場合と同様に、海ポリマー溶出性評価と同様の溶出処理条件で5分間処理し、処理後のサンプルの極細繊維束を観察したところ、複合繊維は表層の海成分が溶出されているのみであり、脱海がほとんど進行していないものであった。この影響から、比較例1のサンプルについては、完全脱海までの時間を大幅に延長する必要があり、結果的に複合繊維の最外層付近に配置されていた島成分も溶剤で処理される結果となり、極細繊維の脱落が多く見られるものであった(脱落評価:不可)。このため、極細繊維の力学特性は、実施例1と比較すると、大きく低下したものであり(強度1.8cN/dtex 伸度16%)、この極細繊維束を観察すると、細切れになった極細繊維が毛羽立ったものであり、品位に優れないものであった。製糸条件ならびに複合繊維および極細繊維の評価結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 [比較例2]
 島吐出孔および海吐出孔を実施例1と同様に6角格子とし、海成分領域形成用吐出孔群を配置せず孔充填密度を3.0(個/mm2)とした吐出板が組み込まれた複合口金を用い、島ポリマー比率を80%としたこと以外は実施例1と同様に複合繊維を得た。
 比較例2の複合繊維では、海成分領域形成用吐出孔群を配置しなかったことで、その断面に本発明の特徴である海成分領域は形成されておらず、比較例1と比較して、島数が2倍に増加し、島成分が複合繊維の断面全体に最密充填された断面構造を有していた。
 比較例2では、複合繊維の力学特性においては、比較的優れた特性を有しているものの(強度3.3cN/dtex 伸度33%)、島成分が密に配置された構造であり、海ポリマーの溶出が極めて進行しにくくなったことによって、海ポリマー溶出性は極めて低いものであった(海ポリマー溶出性:不良)。比較例2のサンプルを実施例5の場合と同様に、海ポリマー溶出性評価と同様の溶出処理条件で5分間処理したサンプルの繊維束を観察したところ、海ポリマーの溶出がほとんど進んでいないものであり、複合繊維はほぼ処理前の状態を維持したものであった。比較例1の場合は、部分的には極細繊維が発生している箇所が見られたことから、比較例2は比較例1から更に海ポリマーの溶出性が低下しているものであった。
この影響から、比較例2のサンプルについては、海ポリマーの溶出時間を延長しても、複合繊維の内部では海ポリマーが残った状態のものしか得られず、水酸化ナトリウム水溶液による処理を2時間に達したところで中止した。極細繊維の脱落を確認したところ、多くの脱落が見られるものであった(脱落評価:不可)。参考までにこの2時間処理サンプルの力学特性を調べてみたところ、力学特性は非常に低いものであり、品位に優れないものであった。製糸条件ならびに複合繊維および極細繊維の評価結果を表2に示す。
 [比較例3]海成分領域形成用吐出孔群が配置されていない吐出板が組み込まている図10に例示されるようなパイプ方式口金を用いたこと以外は、全て実施例1と同様に複合繊維を得た。
 比較例3の複合繊維は、比較例1と同様に本発明の特徴である海成分領域が形成されていないものであり、実施例1と比較して、島成分が複合繊維の中心から同心円状に配置されており、隣接島成分平行度θは25°であった。
 比較例3の複合繊維は、紡糸工程では特に問題がなかったが、延伸工程では、糸切れの発生が目立つものであった。一方、複合繊維の力学特性は、斑があるものの、良好なものであり(強度2.5cN/dtex 伸度38%)、島成分間距離が大きいことにより海ポリマー溶出性は問題のないレベルであった(海ポリマー溶出性:良)。しかしながら、前記したとおり、複合繊維の品位が優れないに加えて、本発明で言う規則的ではない島成分の配置であったため、島成分の繊維構造の高度化には限界があり、完全脱海時には、極細繊維の脱落が多く見られるものであった(脱落評価:不可)。このため、極細繊維の力学特性は、実施例1と比較すると、大きく低下したものであり(強度1.5cN/dtex 伸度13%)、品位に劣るものであった。 製糸条件ならびに複合繊維および極細繊維の評価結果を表2に示す。
 [比較例4]比較例3と同じ海成分領域形成用吐出孔群が配置されていない吐出板が組み込まれたパイプ方式口金を用いて、島ポリマー比率を70%としたこと以外は、全て実施例1と同様に複合繊維を得た。ちなみに、比較例4においては、島ポリマー比率80%として紡糸を実施したものの、島成分同士が融着することにより、複合断面が崩れたものとなったため、島ポリマー比率を70%まで減少させて紡糸したものである。
 比較例4の複合繊維は、比較例3と同様に本発明の特徴である海成分領域が形成されていないものであり、比較例3と比較して、島ポリマー比率を高めたことにより、複合繊維の断面に島成分が密に配列されたものであった。また、隣接島成分平行度θは17°であった。
 比較例4の複合繊維の力学特性は、比較例3と同様に斑があるものの、比較的良好なものであったが(強度2.8cN/dtex 伸度31%)、島成分が密に配列されたことにより、海ポリマーの溶出が効率的に進まず、島ポリマー比率が10%高い実施例6と比較しても、海ポリマー溶出性が低下したものであった(海ポリマー溶出性:不良)。このため、比較例4の複合繊維においては、実施例6と比較して、海ポリマーの溶出処理時間が2倍以上必要となるものであり、極細繊維の脱落が多く見られるものであった(脱落評価:不可)。このため、極細繊維には毛羽立ちが見られるなど、品位が低下したものであり、力学特性においても、実施例6と比較して大幅に低下したものであった(強度1.7cN/dtex 伸度18%)。結果を表2に示す。
 [比較例5]
 比較例3と同じ海成分領域形成用吐出孔群が配置されていないパイプ方式口金において、島成分用パイプ群を正三角形格子状に配列し、図17に例示されるような、複合ポリマー吐出孔15が存在し、海ポリマーの進入流路を設けた吐出板11(ただしここには吐出孔はない)が組み込まれた複合口金を用い、さらに島ポリマー比率を80%とした。この条件は特許文献2に開示された方法に準じたものである。前記条件としたこと以外は、実施例1と同様に複合繊維を得た。
 比較例5においては、島ポリマー比率80%として紡糸を実施したものの、島成分同士の融着が抑制され、海島複合断面を形成することが可能となった。
 但し、比較例5においては、本発明で言う海成分領域形成用吐出孔群が設置されていない。このため、本発明の特徴である海成分領域が形成されていないものであり、複合断面全域において、島成分が密に形成されたものであった。隣接島成分平行度θ23°であった。)。
 ただし、比較例5の複合繊維は、島成分が密に配列されたこともあり、海ポリマーの溶出が進まず、実施例6と比較して、海ポリマーの溶出性が大きく低下したものであった(海ポリマー溶出性:不良)。このため、比較例5では、比較例4と同様に実施例6と比較して、海ポリマーの溶出処理時間が2倍以上必要となるものであり、また極細繊維の脱落が多く見られるものであった。また、海ポリマー溶出後のサンプル観察では、部分的に複合繊維の中心部に海ポリマー分が観察されるなど、海ポリマーの溶出がが完了していないものがあった。比較例5の極細繊維束には毛羽立ちが見られるなど、風合いが悪かった。力学特性においても、比較例5は実施例6と比較して大幅に低下したものであった(強度1.9cN/dtex 伸度12%)。製糸条件ならびに複合繊維および極細繊維の評価結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 [実施例8~10]海成分領域幅Hを変更するために、図28に例示される実施例6で用いた吐出板の海成分領域形成用吐出孔群の孔数を、図28の網がけした領域で3倍(実施例8)、10倍(実施例9)、40倍(実施例10)と変更した吐出板が組み込まれた複合口金を用いて実施した。また、島成分間距離を調整するため、島ポリマー比率を表3に示すとおり変更したこと以外は、全て実施例6と同様に複合繊維を得た。
 実施例8から実施例10の複合繊維においては、いずれも図14に例示されるような海成分領域が4箇所形成されているものであったが、海成分領域形成用吐出孔群の孔数を変更したことによって、海成分領域幅Hが実施例6と比較して増加したものであった。
 複合繊維の力学特性は、強度3.2cN/dtex以上、伸度29%以上を有するいずれも優れたものでであった。また、製糸工程はもとより、海ポリマー溶出性などを評価するための編地加工において、糸切れや毛羽が発生せず、布帛の品位が優れたものであった。
 実施例6と比較して、海成分領域が増加するに伴い、海ポリマー溶出性は向上する傾向が見られ、特に実施例9および実施例10においては、非常に優れた性能を有しており、実施例5と同様に、処理時間5分間で採取したサンプルにおいては、既に多くの極細繊維が発生したものであった。
 このため、実施例8から実施例10の複合繊維においては、完全に海ポリマーを完全にまでの時間を短縮する ことができた。このため、極細繊維の脱落は少なく(脱落評価:優)、極細繊維の力学特性も優れたものであった。結果を表3に示す。
 [実施例11、12]
 実施例5で使用した吐出板に代えて海成分領域形成用吐出孔群が外層から内部に向かい、また中心には存在しない、8箇所設けた吐出板が組み込まれた複合口金を用いた。そして島ポリマー比率を70%として、それ以外は、全て実施例5と同様に複合繊維を得た(実施例11)。
 また、この実施例11で実施した紡糸条件から、紡糸速度3000m/minに変更し、延伸倍率を1.7倍として実施例12を実施した。
 実施例11および実施例12においては、いずれも図20に例示されるような海成分領域が8箇所に形成されたものであった。実施例5の断面と比較すると、海成分領域のサイズは同等でありながらも(L/D:0.25 H/D:0.03)、海成分領域が4箇所から8箇所に増加した複合断面を形成していることが確認できた。実施例11および実施例12においては、いずれも製糸工程に問題がなく、特に実施例12においては、紡糸速度を2倍の3000m/minに高めたにもかかわらず、糸切れなどは目立たないものであった。
 実施例11および実施例12のサンプルについては、海ポリマー溶出性も、海成分領域の存在が増加したことで良好なものであり(海ポリマー溶出性:良)、この複合繊維から発生させた極細繊維の力学特性は優れた特性を有していた。結果を表3に示す。
 [実施例13、14]
 実施例1で使用した口金に代えて、図5に示す海成分領域形成用吐出孔群を垂直に交差するように、それぞれが吐出孔集合体を横断するように連続して配置した吐出板が組み込まれた複合口金を用いた。それ以外は実施例11と同様に複合繊維を得た(実施例13)。また、この実施例13で実施した紡糸条件から、紡糸速度を3000m/minに変更し、延伸倍率を1.7倍として実施例14を実施した。
 実施例13および実施例14においては、いずれも図13に示す海成分領域が複合繊維の断面を横断し、複合繊維の中心で垂直に交差する形で形成されるものであった(L/D:1.00)。実施例13および実施例14では、実施例11と比較して海成分領域幅は同等でありながらも(H/D:0.03)、As/Acは0.153と複合繊維断面において、海成分領域の面積比率が増加したものであり、この海ポリマー溶出性は実施例11と比較して更に向上したものであった(海ポリマー溶出性:優)。
 この実施例13および実施例14の複合繊維においては、実施例5と同様に水酸化ナトリウム水溶液にて5分間処理したサンプルでは、複合繊維が複数に分割されている様子を観察することができた。これらの複合繊維では、その断面に横断的に配置した海成分領域にクラックが形成されるものであった。このため、複合繊維が海ポリマーの溶出処理の脱海初期段階で複数に分割されるものであった。この効果により、実施例13および実施例14の複合繊維では、島ポリマー比率が70%と比較的高いにもかかわらず、完全脱海までの処理時間を短縮できた。よって、極細繊維の脱落はほとんど観察することはできなかった(脱落評価:優)。結果を表3に示す。
 [実施例15]
 実施例13で使用した吐出板に代えて、図32に示す吐出孔集合体18を横断するように連続して設置した海成分領域形成用吐出孔群を追加して、均等に配置した吐出板を準備した。図32で例示される吐出板が組み込まれた複合口金を用いたこと以外は、全て実施例13と同様に複合繊維を紡糸した。実施例15では、図21に示すように海成分領域が複合繊維の断面を横断する形で4本45°毎に配置されるものであった(H/D:0.03 L/D:1.00)。
 実施例15については、海成分領域が繊維の断面を貫通するかたちとなり、海島領域をさらに分割しているので、脱海初期の段階で複合繊維が複数に分割されやすく、見かけ水酸化ナトリウム水溶液に曝される表面積が増加することにより、実施例13と比較して海ポリマー溶出性に優れるものであった(海ポリマー溶出性:優)。この結果、完全脱海に要する時間は比較例と比較して短縮することができ、極細繊維の脱落もほとんど見られないものであった(脱落評価:優)。結果を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 [実施例17、18]
 図33示すように島吐出孔13および海吐出孔12を4角格子とし、海成分領域形成用吐出孔群を吐出孔集合体18の中心から外層に向けて0.5Rの範囲まで設置した吐出板を用意した(孔充填密度1.5個/mm2)。この吐出板が組み込まれた複合口金を用い、海ポリマーとして、IV0.50dl/gの5-ナトリウムスルホイソフタル酸8.0モル%共重合したPET(共重合PET2 溶融粘度:120Pa・s)としたこと以外は全て実施例6と同様に複合繊維を得た(実施例17)。
 また、この実施例17で使用した口金の孔充填密度を0.3個/mm2とした吐出板2を用いたこと以外は全て実施例11と同様に、実施例18を実施した。実施例17および実施例18においては、いずれも図22に示すように、海成分領域が複合繊維の中心から八方にひろがっている形に形成されたものであった。また、L/Dは0.50でありながらも、孔充填密度を変更したことで、表4に記載のとおりH/DおよびAs/Acが変化した複合繊維となっていた。実施例17および実施例18の複合繊維は、実施例5と同様に調べた5分間の溶出処理にて、いずれも複合繊維に断面にクラックが形成されるものであり、海成分領域が複合繊維の最外層に到達していないにもかかわらず、海ポリマーの溶出処理の初期段階から水酸化ナトリウム水溶液が複合繊維の内部まで侵入できるものであった。このため、海ポリマー溶出性においては、実施例18が海成分領域を広く形成させることができたため、優れた海ポリマー溶出性を有しており(海ポリマー溶出性:優)、実施例17においても、前記したクラック形成の効果により、良好な海ポリマー溶出性を有したものであった(海ポリマー溶出性:良)。結果を表4に示す。
 [実施例19]
 溶出用海吐出群を海成分領域が複合繊維の中心に台形型に形成されるように図34に示す形態で、孔充填密度を0.3個/mm2とした吐出板を使用した。この溶出用海吐出群は吐出孔集合体18の中心からR0.4で連続的に設置されたものであり、海成分領域が複合繊維において左右対称に形勢されるように配置したものである。図34に例示される吐出板が組み込まれた複合口金を用いたこと以外は全て実施例17と同様に複合繊維を得た。
 実施例19の複合繊維は、その断面に海成分領域形成用吐出孔群の配置に依存して、図23に示すように円周方向(120°)に連続した台形型の海成分領域が形成されているものであった。実施例19においては、実施例18と同様に海成分領域が複合繊維の最外層まで到達しないものであるが、実施例5と同様の段時間溶出処理(5分間)のサンプル観察から、脱海初期段階において、複合繊維の断面にクラックが形成されることがわかった。このため、サンプルの海ポリマー溶出性に関しては、良好なものであり(海ポリマー溶出性:良)、脱海時間を短縮できることで完全脱海時の極細繊維の脱落も抑制されたものであった(脱落評価:良)。結果を表4に示す。
 [実施例20、21]
 実施例19の結果を受け、複合繊維の中心に形成される海成分領域を拡大するために、図34に例示される吐出板の溶出用海吐出群を設置する範囲を吐出孔集合体18の中心からR0.5まで連続した吐出板が組み込まれた複合口金を用いたこと以外は全て実施例19と同様に複合繊維を得た。また、この実施例20で実施した紡糸条件から、紡糸速度を3000m/minに変更し、延伸倍率を1.5倍として実施例21を実施した。
 実施例20および実施例21の複合繊維では、溶出用海吐出群の設置範囲を拡大した影響を受け、図24に例示されるように複合繊維の内部で実施例19対比海成分領域が拡大して形成されたものであった。実施例20では、複合繊維の内部に形成された海成分領域が拡大したことにより、実施例19対比脱海初期でのクラック形成および水酸化ナトリウム水溶液の侵入が容易になったことで、海ポリマー溶出性は優れたものであり(海ポリマー溶出性:優)、完全脱海に要する処理時間が短縮できたことで、極細繊維の脱落は確認されないものであった(脱落評価:優)。
 このため、脱海後の極細繊維の力学特性は優れたものであり、その極細繊維束にもフィブリル化などがない品位に優れたものとなった。実施例21では、紡糸速度を増加させたにもかかわらず、紡糸工程ならびに延伸工程で糸切れがなく、良好な製糸性を有していることに加えて、実施例19と同様に海ポリマーの溶出処理の初期段階において、複合繊維にクラックが形成されるものであり、海ポリマー溶出性に関しても、良好な特性を有していることが確認できた(海ポリマー溶出性:良)。
 [実施例22]
 図35に例示されるように複合繊維の断面において、海成分領域が等間隔で垂直に交差するように形成されるように、溶出用海吐出群を配置した吐出板を組み込んだ複合口金を用いたこと以外は全て実施例11と同様に複合繊維を得た。
 実施例22の複合繊維の断面においては、図26に例示されるように海島領域に挟まれて海成分領域が等間隔に形成されているものであった。
 実施例22においては、実施例5と同様の短時間処理のサンプルにて、複合断面に複数のクラックが形成されていることが分かり、海島領域が複数に分割されて存在しているものであった。前記した複合繊維が海ポリマーの溶出処理の初期段階で複数に分割される効果により、水酸化ナトリウム水溶液に曝される海ポリマーの比表面積が増大し、海ポリマー溶出性は非常に優れたものであった(海ポリマー溶出性:優)。このような効果から、完全に海ポリマーが溶出するする処理時間を大幅に短縮することが可能であり、脱海時の極細繊維の脱落はほとんどなく(脱落評価:優)、極細繊維の毛羽立ちなどがなく、優れた力学特性を有しているものであった。結果を表4に示す。
 [実施例23]
 溶出用海吐出群を海成分領域が複合繊維の中心に三角型に形成されるように図36に例示されるような形態とし、孔充填密度を0.3個/mm2とした吐出板が組み込まれた複合口金を使用した以外はいずれも実施例19と同様に複合繊維を得た。
 実施例23の複合繊維は、その断面に海成分領域形成用吐出孔群の配置に依存して、図25に示すように三角型の海成分領域が形成されているものであった。実施例23においては、実施例19と同様に海成分領域が複合繊維の最外層まで到達しないものであるが、実施例5と同様の段時間溶出処理(5分間)のサンプル観察から、脱海初期段階において、複合繊維の断面にクラックが形成されることがわかった。このため、サンプルの海ポリマー溶出性に関しては、良好なものであり(海ポリマー溶出性:優)、脱海時間を短縮できることで完全脱海時の極細繊維の脱落も抑制されたものであった(脱落評価:優)。結果を表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
1 分配装置
2 吐出板
3 縮流板
4 吐出導入孔
5 縮流孔
6 口金吐出孔
7 複合口金
8 紡糸パック
9 冷却装置
10 スピンブロック
11 吐出板
12 海吐出孔
13 島吐出孔
15 複合ポリマー吐出孔
16 計量板
17 分配板
18 吐出孔集合体
19 海島吐出孔群
20 パイプ
21 海ポリマー導入流路
22 島ポリマー導入流路
23 海ポリマー分配室
30 共通外接線
40 複合繊維
41 海成分
42 海島領域
43 島成分
44 海成分領域
51 分配溝
52 分配孔
61 海ポリマー導入流路
62 パイプ
63 海ポリマー分配室
64 分配装置
65 海吐出孔
66 複合ポリマー吐出孔66
67 吐出板

Claims (21)

  1. 海成分および島成分を有する複合繊維であって、
    複合繊維の断面観察において、
     海成分中に複数の島成分が配置された海島領域と、
     海成分のみで形成され、海島領域によってはさまれている、1または2以上の海成分領域と、
    を有し、前記海成分領域の幅(H)が、前記海島領域内に存在しかつ隣接する島成分同士の距離(W)の最大値よりも大きい複合繊維。
  2.  前記海成分領域が前記複合繊維の表層から内部方向に通じている請求項1記載の複合繊維。
  3.  前記海島領域の島成分が規則的に配置されている請求項1または2に記載の複合繊維。
  4. 前記海島複合繊維の断面観察において、海成分領域の長さ(L)と複合繊維の直径(D)の比(L/D)が0.25以上である前記いずれかの複合繊維。
  5. 前記海島複合繊維の断面観察において、海成分領域の幅(H)が島成分の最大の直径(d)よりも大きい請求項1~4いずれかに記載の複合繊維。
  6. 断面観察において、少なくともひとつの海成分が、海成分領域の幅(H)が島成分の最大径(d)よりも海成分領域の幅(H)以上となる海成分領域の長さ(L1)が複合繊維の直径(D)の直径の1/4以上である請求項5に記載の複合繊維。
  7. 断面観察において、海成分領域の幅(H)と複合繊維の直径(D)とが下記式を満足する請求項1~6いずれかに記載の複合繊維。
     0.001<H/D<0.2
  8. 断面観察において、複合繊維の断面積(Ac)と海成分領域の面積の合計(As)とが下記式を満足する請求項1~7いずれかに記載の複合繊維。
     0.05≦As/Ac≦0.35
  9. 断面観察において、海成分領域が十字型である請求項1~8いずれかに記載の複合繊維。  
  10. 請求項1~9のいずれかに記載の複合繊維から海ポリマーを溶出する工程を有する極細繊維の製造方法。
  11. 請求項1~9のいずれかに記載の繊維を含む繊維製品。
  12. 請求項10記載の製造方法で得られた極細繊維を含む繊維製品。
  13. 島ポリマーと海ポリマーによって構成される複合ポリマーを吐出するための複合口金であって(1)および(2)の要件を満足する複合口金。
     (1)複合口金は、各ポリマーを分配する分配装置と、
     前記分配装置のポリマー紡出経路方向の下流側に位置し、複数の海吐出孔と、複数 の島吐出孔および複数の複合ポリマー吐出孔から選ばれる少なくとも1種以上の吐出孔 とを有する吐出板と、
     前記吐出板のポリマー紡出経路方向の下流側に位置し、
      前記海吐出孔および前記島吐出孔、
      前記海吐出孔および前記複合ポリマー吐出孔、
      ならびに前記海吐出孔、前記島吐出孔および前記複合ポリマー吐出孔
     の組み合わせのいずれかから選ばれる吐出孔の組み合わせの吐出孔に連通した吐出 導入孔を有する縮流板と、
     で構成されていること。
     (2)前記吐出板は、複数の吐出孔から構成される吐出孔集合体を有し、前記吐出 孔集合体は、前記海吐出孔から形成される海成分領域形成用吐出孔群と、(i)~(v)の いずれかより形成される少なくとも一つ以上の海島吐出孔群と、で構成されていること 。
      (i)前記海吐出孔と前記島吐出孔
      (ii)前記複合ポリマー吐出孔
      (iii)前記海吐出孔と前記複合ポリマー吐出孔
      (iv)前記島吐出孔と前記複合ポリマー吐出孔
      (v)前記海吐出孔と前記島吐出孔と前記複合ポリマー吐出孔
  14.  さらに(3)の要件を満たす請求項13記載の複合口金。
     (3)前記海成分領域形成用吐出孔群が、前記吐出孔集合体の外周から内部に向か い、前記海島吐出孔群の一部を両側に挟む形で連続的に配置されていること。
  15. 前記分配装置が、複数の複合ポリマー吐出孔を有するものであって、分配孔と分配溝、または少なくとも一方が形成された分配板が1枚以上積層されて構成され、前記分配孔または前記分配溝が、前記吐出板の前記海吐出孔、または前記島吐出孔、および前記複合ポリマー吐出孔から選ばれる1種以上の吐出孔に連通している請求項13または14に記載の複合口金。
  16. 前記分配装置が、複数の複合ポリマー吐出孔を有するものであって、
    前記吐出板2の前記複合ポリマー吐出孔と一対一に対応した位置に配設され、前記島ポリマーをポリマー吐出孔15へ供給するための複数のパイプと、
    海ポリマーを供給するための海ポリマー導入流路と、
    海ポリマー導入流路に連通し前記複数のパイプを取り囲むように設けられた海ポリマー分配室と、
    を有し、前記吐出板の前記複合ポリマー吐出孔が、前記パイプおよび前記海ポリマー分配室に連通している請求項13~15のいずれかに記載の複合口金。
  17. 前記吐出孔集合体の一部を形成する海吐出孔が、n角格子の各頂点に配置され、前記吐出孔集合体の一部を形成する島吐出孔がn角格子の重心位置に配置され、前記海成分領域形成用吐出孔群を形成する前記海吐出孔に、最も近接した前記海吐出孔または前記島吐出孔との中心間距離を半径とする仮想円周線上に、m個以下の前記島吐出孔が配置され、nおよびmが、(x)から(xii)のいずれかの要件を満足する請求項13~16のいずれかに記載の複合口金
    (x)  n=6、m=2
    (xi)  n=4、m=3
    (xii)  n=3、m=5
  18. 前記吐出孔集合体の外接円を半径Rとし、前記外接円の外周から、中心から0.5R以下の半径を有する円の内側まで、前記海成分領域形成用吐出孔群が、前記海島吐出孔群によって両側に挟まれる形で連続的に配置されている請求項13~17のいずれかに記載の複合口金。
  19. 請求項1~9の複合繊維の製造用である請求項13~18いずれかの複合口金。
  20. 請求項13~18いずれかの複合口金を用いた紡糸機の、前記複合口金に島ポリマーおよび海ポリマーを投入し、島ポリマーおよび海ポリマーを複合口金から吐出させ、紡糸する工程を含む複合繊維の製造方法。
  21. 製造される複合繊維が請求項1~9いずれかの複合繊維である請求項20に記載の複合繊維の製造方法。
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