WO2018079567A1 - ナノボイドポリエステル繊維 - Google Patents

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WO2018079567A1
WO2018079567A1 PCT/JP2017/038413 JP2017038413W WO2018079567A1 WO 2018079567 A1 WO2018079567 A1 WO 2018079567A1 JP 2017038413 W JP2017038413 W JP 2017038413W WO 2018079567 A1 WO2018079567 A1 WO 2018079567A1
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WO
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fiber
pores
polyester
reflection
average
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Application number
PCT/JP2017/038413
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English (en)
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Inventor
中川　順一
田中　陽一郎
荒西　義高
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東レ株式会社
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Publication date
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D15/00—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
    • D03D15/20—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads
    • D03D15/283—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads synthetic polymer-based, e.g. polyamide or polyester fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/58—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
    • D01F6/62—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyesters
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/88—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds
    • D01F6/92—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds of polyesters

Definitions

  • the present invention relates to nanovoided polyester fibers. More specifically, the present invention relates to a nanovoided polyester fiber that can be suitably used for imparting design properties in clothing applications because of its high reflection and low gloss.
  • Polyester fibers are widely used as clothing and industrial fibers because of their low cost, excellent strength and thermal stability, strong stiffness and good heat setting.
  • Patent Document 1 has a problem that the cavity is not crushed by high-speed drawing at an industrialization level. Therefore, in order to solve the collapse of the holes, proposals have been made to form the holes in a high-order processing step. For example, there has been proposed a porous polyester fiber in which 2% by weight of polyethylene glycol having a number average molecular weight of 20000 is added after completion of polymerization of a polyester, and after forming into fibers, pores are formed by alkali weight loss treatment (Patent Document 2). .
  • a void fiber has been proposed in which pores are formed by hydrolyzing and eluting polyester from a fiber obtained by chip blending of polyamide and polyester and melt-spun fiber by alkali weight reduction treatment (Patent Document 3).
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-189794 Japanese Unexamined Patent Publication No. Sho 63-315607 Japanese Unexamined Patent Publication No. 56-107069
  • Patent Document 1 shows a sufficient metallic luster as an aesthetic property and is excellent in lightness and heat retaining properties, as described above, there is a problem that the cavity is not crushed by high-speed stretching at an industrialization level.
  • Patent Document 2 although excellent in pill resistance and water absorption, there is a problem that the surface of the fiber has irregularities due to the alkali weight loss treatment, the reflection of the whole sample is small, and aesthetics are lacking.
  • Patent Document 3 although water absorption and gloss are excellent, since the main component is nylon, there is a problem that the heat setting, which is a characteristic of polyester, is not good, and yellowing occurs during storage.
  • An object of the present invention is to overcome the above-mentioned problems of the prior art and provide a highly reflective and low gloss nanovoid polyester fiber.
  • the above problem is that at least pores are present within 1 ⁇ m from the fiber surface layer of the fiber cross section, the average equivalent circular diameter of the pores is 10 to 80 nm, the porosity is 2 to 15%, and the mirror surface of the fiber surface Nanovoid polyester fiber characterized in that the reflection intensity is 30% or more, or at least pores are present within 1 ⁇ m from the fiber surface layer in the fiber cross section, and the average equivalent circular diameter of the pores is 10 to 80 nm
  • a nanovoided polyester fiber having a porosity of 2 to 15% and an arithmetic average roughness of the fiber surface of 10 nm or less.
  • the nanovoided polyester fiber obtained in the present invention is highly reflective and has a low gloss, so that it has excellent aesthetics and can be suitably used for imparting design properties particularly in clothing applications.
  • the reflection in the present invention is a reflection at each angle when the incident light source is fixed at a specific angle X ° of 0 ° to 90 ° and the light receiver is changed from 0 ° to 90 °.
  • the specular reflection intensity represents the reflection intensity when the light receiver is at the same X ° as the incident light source.
  • the specular reflection intensity on the fiber surface in the present invention is a 56 dtex-18f polyethylene terephthalate round section drawn yarn containing 0.3% by weight of titanium oxide and having warp as a warp. Wefts are parallel to the plane formed by the light source, light receiver, and sample light receiving part of a fabric in which the nanovoid polyester fiber of the present invention is laid in a 1/3 twill structure so that the density becomes 130 fibers / inch (2.54 cm).
  • the reflection intensity when the light receiver is fixed at a position where the reflection angle is set to 60 ° and the reflection angle is 60 °.
  • the gloss in the present invention is a contrast calculated from the following formula (I) when the incident light source is fixed at a specific angle X ° of 0 ° to 90 ° and the light receiver is changed from 0 ° to 90 °.
  • High gloss means that the relative glossiness is 2.0 or more.
  • Low gloss represents a relative glossiness of less than 2.0.
  • the nanovoided polyester fiber of the present invention has at least pores within 1 ⁇ m from the fiber surface layer of the fiber cross section. If pores are not present within 1 ⁇ m from the fiber surface layer, irregular reflection in the fiber is weak and high gloss is obtained.
  • the nanovoided polyester fiber of the present invention has an average equivalent circular diameter of pores in the fiber cross section of 10 to 80 nm.
  • the average equivalent circle diameter is 10 to 80 nm, high reflection and low gloss can be realized.
  • the average equivalent circle diameter is smaller than 10 nm, irregular reflection inside the fiber is weakened, resulting in high gloss.
  • the average equivalent circle diameter is larger than 80 nm, remarkable irregularities are formed on the fiber surface, and regular reflection (specular reflection) is weakened, resulting in low reflection.
  • the average equivalent circle diameter is more preferably 12 to 75 nm.
  • the nanovoided polyester fiber of the present invention has a porosity of 2 to 15%.
  • the porosity is 2 to 15%, high reflection and low gloss can be realized.
  • the porosity is less than 2%, irregular reflection inside the fiber is weakened, resulting in high gloss.
  • the porosity is larger than 15%, remarkable irregularities are formed on the fiber surface, and regular reflection (mirror reflection) is weakened, resulting in low reflection.
  • the porosity is more preferably 3 to 10%.
  • the presence / absence of pores within 1 ⁇ m from the fiber surface layer of the fiber cross section, the average equivalent circle diameter of the holes in the fiber cross section, and the porosity are measured, for example, as follows. . After producing a fiber cross section by the BIB2 method (cooling), metal fine particles are sputter coated. This sample is measured under the condition of an acceleration voltage of 1.5 kV with a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) SU8020 manufactured by Hitachi High-Technologies, and the presence or absence of pores within 1 ⁇ m from the pores and the fiber surface layer is observed.
  • FE-SEM field emission scanning electron microscope
  • the observed image is traced using image analysis software Image-J, and the number of pores and the porosity per 1 ⁇ m 2 of the fiber cross section are calculated.
  • the equivalent circle diameter (diameter) is calculated from the pore area in each pore, and the average value of equivalent circle diameters of all the pores per 1 ⁇ m 2 of the fiber cross section is defined as the average equivalent circle diameter.
  • the specular reflection strength of the fiber surface is 30% or more.
  • the specular reflection intensity on the fiber surface is smaller than 30%, it means that the regular reflection (specular reflection) on the fiber surface is weak, resulting in low reflection.
  • the arithmetic average roughness of the fiber surface is 10 nm or less.
  • the arithmetic average roughness of the fiber surface is larger than 10 nm, remarkable irregularities are formed on the fiber surface, and regular reflection (specular reflection) is weakened, resulting in low reflection.
  • the arithmetic average roughness of the fiber surface is preferably 7 nm or less.
  • the arithmetic average roughness of the fiber surface of the nanovoided polyester fiber of the present invention is measured, for example, as follows.
  • the single yarn is taken out and fixed to the silicon wafer with epoxy resin so that the longitudinal direction of the single yarn is parallel to the silicon wafer surface.
  • This sample is measured with a scanning probe microscope (SPM) NanoScopeV Dimension Icon manufactured by Bruker AXS.
  • SPM scanning probe microscope
  • the measurement conditions are a tapping mode under a scanning range of 5 ⁇ m square, a scanning speed of 0.4 Hz, and room temperature atmospheric conditions.
  • the single yarn longitudinal direction is defined as the X axis
  • the direction parallel to the silicon wafer surface and perpendicular to the X axis is defined as the Y axis
  • the direction perpendicular to both the X axis and the Y axis is defined as the Z axis.
  • the silicon cantilever is scanned so that the vertex in the Z-axis direction of the fixed single yarn is perpendicular to the longitudinal direction (X-axis) of the single yarn.
  • the roundness of the fiber is corrected, and using the image analysis software NanoScope Analysis 1.40, the average absolute value of the deviation from the center plane to the surface in the height profile of the quantitative surface is calculated, and the fiber surface
  • the number of pores per unit area is preferably 15 / ⁇ m 2 or more.
  • irregular reflection becomes strong.
  • the amount of transmitted light is reduced and the see-through property is improved.
  • the number of holes having an equivalent circle diameter of 5 to 80 nm is more preferably 85% or more of the total number of holes. If the number of holes having an equivalent circle diameter of 5 to 80 nm is 85% or more of the total number of holes, the unevenness on the fiber surface is reduced. Thereby, regular reflection (specular reflection) becomes stronger and becomes higher reflection.
  • the ratio of the number of holes having an equivalent circle diameter of 5 to 80 nm is calculated from the ratio of the number of holes having an equivalent circle diameter of 5 to 80 nm with respect to all the number of holes per 1 ⁇ m 2 of the fiber cross section.
  • the nanovoided polyester fiber of the present invention can be obtained by kneading a polyester-based polymer and a water-soluble polymer, melt spinning to obtain a polymer alloy fiber, and then removing the water-soluble polymer by an elution treatment. .
  • the polymer used in the production of the nanovoided polyester fiber of the present invention is an alloy polymer of a polyester polymer and a water-soluble polymer. If necessary, a compatibilizing agent can be used in combination.
  • the polyester polymer used in the production of the nanovoided polyester fiber of the present invention is not particularly limited as long as it is a polymer in which monomers are linked by an ester bond.
  • Specific examples include aromatic polyesters such as polyethylene terephthalate (PET), polytrimethylene terephthalate (PPT), polybutylene terephthalate (PBT), and polyethylene naphthalate (PEN), and aliphatic polyesters such as polylactic acid.
  • Aromatic polyester is preferred from the viewpoint of excellent versatility and fiber moldability.
  • the water-soluble polymer used in the production of the nanovoided polyester fiber of the present invention is not particularly limited as long as it has high solubility in the elution treatment liquid.
  • Specific examples include polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyglycerin, and derivatives thereof.
  • Polyethylene glycol having a number average molecular weight of 8000 to 20000 is preferred from the viewpoint of heat resistance and solubility in the elution treatment solution.
  • the content of the polyester polymer in the alloy polymer used in the production of the nanovoided polyester fiber of the present invention is not particularly limited as long as it is 50% by weight or more, and any content can be taken. From the viewpoint of fiber physical properties, the content of the polyester polymer in the alloy polymer is preferably 70% by weight or more.
  • the polyester polymer that has undergone polycondensation may be kneaded with the water-soluble polymer in the molten state, or the polyester polymer may be kneaded with the polyester polymer once cooled and solidified and then re-melted. Further, a polyester polymer and a water-soluble polymer may be directly blended. From the viewpoint of forcibly kneading the two components, it is preferable to knead using a twin screw extruder.
  • An alloy polymer of a polyester-based polymer and a water-soluble polymer used in the production of the nanovoided polyester fiber of the present invention is useful as a fiber by a known melt spinning method or drawing method.
  • the form of the fiber used in the production of the nanovoided polyester fiber of the present invention is not particularly limited, and may be any form such as a monofilament, a multifilament, and a staple. Further, false twisting and twisting can be processed in the same way as general fibers, and weaving and knitting can be handled in the same way as general fibers.
  • elution treatment is performed.
  • the water-soluble polymer is eluted into the treatment liquid, and pores are formed in the fiber.
  • the elution treatment temperature is preferably 120 ° C. or higher and the elution treatment time is preferably 30 minutes or longer.
  • the elution treatment may be performed independently or in combination with the scouring step.
  • the production of the nanovoided polyester fiber of the present invention may be provided with a dyeing step as necessary.
  • a dyeing step As the dye, a disperse dye can be preferably used. There are no particular restrictions on the dyeing method, dye concentration, and dyeing temperature, and known methods can be suitably employed. If necessary, reduction cleaning may be performed after the dyeing process.
  • the form of the fiber structure containing the nanovoided polyester fiber of the present invention is not particularly limited, and can be a woven fabric, a knitted fabric, a pile fabric, a nonwoven fabric, a spun yarn, a stuffed cotton or the like according to a known method. Further, the fiber structure containing the nanovoided polyester fiber of the present invention may be any woven or knitted structure, such as plain weave, twill weave, satin weave, or these changed weaves, warp knitting, weft knitting, circular knitting, A lace knitting or a change knitting thereof can be suitably employed.
  • Detector Waters 2410 differential refractive index detector, sensitivity 128x
  • Solvent 0.1M sodium chloride aqueous solution injection amount: 200 ⁇ L
  • Fineness weight of fiber 100 m (g) ⁇ 100
  • the observed image was traced using image analysis software Image-J, and the number of pores and the porosity per 1 ⁇ m 2 of the fiber cross section were calculated. Also, the equivalent circle diameter (diameter) was calculated from the pore area in each pore, and the average value of the equivalent circle diameters of all the pores per 1 ⁇ m 2 of the fiber cross section was defined as the average equivalent circle diameter.
  • the ratio of the number of holes having an equivalent circle diameter of 5 to 80 nm was calculated from the ratio of the number of holes having an equivalent circle diameter of 5 to 80 nm with respect to all the number of holes per 1 ⁇ m 2 of the fiber cross section.
  • a 56 dtex-18f polyethylene terephthalate round cross-section drawn yarn containing 0.3% by weight of titanium oxide is used as a warp yarn, and the drawn yarn obtained in the example has a density of 130 / inch (2.54 cm).
  • a woven fabric was produced by horizontal driving with a / 3 twill structure.
  • the longitudinal direction of the single yarn was defined as the X axis
  • the direction parallel to the silicon wafer surface and perpendicular to the X axis was defined as the Y axis
  • the direction perpendicular to both the X axis and the Y axis was defined as the Z axis.
  • the silicon cantilever was scanned so that the vertex in the Z-axis direction of the fixed single yarn was perpendicular to the longitudinal direction (X-axis) of the single yarn.
  • the obtained AFM image is corrected for the roundness of the fiber, and using the image analysis software NanoScope Analysis 1.40, the average absolute value of the deviation from the center plane to the surface in the height profile of the quantitative surface is calculated, and the fiber surface Arithmetic mean roughness.
  • the spun yarn is cooled by cooling air with an air temperature of 20 ° C. and an air speed of 15 m / min, applied with an oil agent by a lubricating device, converged, taken up by a first godet roller rotating at 1000 m / min, An undrawn yarn of 150 dtex-12f was obtained by winding with a winder via a second godet roller rotating at the same speed as the dead roller.
  • a horizontal woven fabric was prepared, and an aqueous solution having a concentration of 0.5 g / L of sodium carbonate 1 g / L and a surfactant (Granup US-20 manufactured by Meisei Chemical Co., Ltd.) was used so that the bath ratio was 1:50. It was immersed in, elution treatment was performed at 130 ° C. for 60 minutes, washed with water, and air-dried. Thereafter, it was set on a pin tenter and heat set at 180 ° C. for 1 minute.
  • Table 1 shows the fiber properties before and after treatment.
  • the fiber after the treatment pores having an average equivalent circle diameter of 35 nm and a porosity of 4% were formed, and it was confirmed that the pores were present within 1 ⁇ m from the fiber surface layer of the fiber cross section.
  • the specular reflection intensity on the fiber surface was 42.1%, and the arithmetic average roughness on the fiber surface was 2.26 nm.
  • the see-through rate was as good as 77.6%, the average reflection intensity was 33.4%, and the contrast glossiness was 1.26, which was highly reflective and low gloss.
  • Example 2 The pellets obtained in the same manner as in Example 1 were spun to obtain 150 dtex-12f undrawn yarn.
  • the obtained two undrawn yarns were combined and drawn under the conditions of a first hot roller temperature of 90 ° C., a second hot roller temperature of 140 ° C. and a draw ratio of 2.7 times to obtain a drawn yarn of 110 dtex-24f. .
  • Fabric preparation, elution treatment, and heat setting were performed in the same manner as in Example 1 except that the average equivalent circle diameter of the pores was changed.
  • the fiber properties before and after treatment are shown in Table 1.
  • the treated fibers were formed with pores having an average equivalent circle diameter of 38 nm and a porosity of 4%, and it was confirmed that the pores were present within 1 ⁇ m from the fiber surface layer of the fiber cross section.
  • the specular reflection intensity on the fiber surface was 41.1%, and the arithmetic average roughness on the fiber surface was 2.90 nm.
  • the see-through rate was as good as 77.7%, the average reflection intensity was 31.2%, and the relative glossiness was 1.25, which was high reflection and low gloss.
  • the fiber properties before and after treatment are shown in Table 1.
  • the treated fibers had pores with an average equivalent circle diameter of 19 nm and a porosity of 3%, and it was confirmed that the pores were present within 1 ⁇ m from the fiber surface layer of the fiber cross section.
  • the specular reflection intensity on the fiber surface was 45.9%, and the arithmetic average roughness on the fiber surface was 1.99 nm.
  • the see-through rate was as good as 72.1%, the average reflection intensity was 36.4%, and the relative gloss was 1.58, which was highly reflective and low gloss.
  • Example 4 The number average molecular weight of polyethylene glycol used was changed to 8300 (PEG 6000S manufactured by Sanyo Chemical Co., Ltd.), and the average equivalent circular diameter of the pores was changed, in the same manner as in Example 1, drawn yarn, fabric preparation, elution treatment, heat Set. The fiber properties before and after treatment are shown in Table 1.
  • the treated fibers had pores with an average equivalent circle diameter of 28 nm and a porosity of 3%, and it was confirmed that the pores were present within 1 ⁇ m from the fiber surface layer of the fiber cross section.
  • the specular reflection intensity on the fiber surface was 43.1%, and the arithmetic average roughness on the fiber surface was 2.33 nm.
  • the see-through rate was as good as 76.1%, the average reflection intensity was 34.2%, and the relative glossiness was 1.38, which was highly reflective and low gloss.
  • Example 5-8 Stretched yarn, fabric production, elution treatment, and heat setting were performed in the same manner as in Example 1 except that the screw rotation speed during kneading was changed as shown in Table 2 to change the average equivalent circle diameter of the holes. Table 2 shows the fiber characteristics before and after the treatment. In all levels, the treated fiber was highly reflective and low gloss.
  • Examples 9-12 A drawn yarn, fabric preparation, elution treatment, and heat setting were performed in the same manner as in Example 1 except that the addition amount of polyethylene glycol having a number average molecular weight of 20000 was changed as shown in Table 2 to change the porosity.
  • Table 2 shows the fiber characteristics before and after the treatment. In all levels, the treated fiber was highly reflective and low gloss.
  • Example 13 A drawn yarn and a woven fabric in the same manner as in Example 1 except that the addition amount of polyethylene glycol having a number average molecular weight of 20,000 was changed to 3% by weight, the screw rotation speed was changed to 10 rpm, and the number of holes per 1 ⁇ m 2 of the fiber cross section was changed. Preparation, elution treatment, and heat setting were performed. Table 3 shows the fiber characteristics before and after the treatment. The treated fiber was highly reflective and low gloss.
  • Comparative Examples 1 to 3 The fiber to which titanium oxide was added was evaluated. A drawn yarn, fabric preparation, elution treatment, and heat setting were performed in the same manner as in Example 1 except that the polyester pellets whose titanium oxide content was changed as shown in Table 4 were directly spun. The fiber properties before and after treatment are as shown in Table 4.
  • polyester pellets having a titanium oxide content of 0% by weight, in Comparative Example 2 having a titanium oxide content of 0.3% by weight, and in Comparative Example 3 having a titanium oxide content of 6.4% by weight were used.
  • the average reflection intensity was 38.2%, which was high reflection, but the contrast glossiness was high at 2.45, which was high reflection and high gloss.
  • the titanium oxide content was 0.3% by weight and 6.4% by weight, the relative glossiness was less than 2.0 and low gloss, but the average reflection intensity was also less than 25 and low reflection and low gloss.
  • Comparative Example 5 The pore diameter in the fiber was changed by changing the number average molecular weight of the polyethylene glycol to be used and the screw speed at the time of kneading.
  • a drawn yarn, fabric preparation, elution treatment, and heat setting were performed in the same manner as in Example 1 except that the number average molecular weight of polyethylene glycol used was changed to 8300 and the screw rotation speed was changed to 250 rpm.
  • the fiber properties before and after treatment are shown in Table 4. Holes having an average equivalent circle diameter of 8 nm were formed in the treated fiber. Although the average reflection intensity was as high as 37.8%, the contrast glossiness was as high as 2.12, indicating high reflection and high gloss.
  • Comparative Example 6 The void diameter in the fiber was changed by creating a void at the time of drawing with a blend of incompatible polymers.
  • Polyester pellets with IV 0.65, polymethylpentene (TPX RT18 manufactured by Mitsui Chemicals) and compatibilizer (Estyrene MS200 manufactured by Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd.) are 83% by weight, 9.6% by weight and 7.4% by weight, respectively.
  • the mixture was kneaded at a cylinder temperature of 290 ° C., a discharge rate of 8 kg / h, and a screw rotation speed of 110 rpm with a twin-screw kneader (TEX30 ⁇ manufactured by Nippon Seisakusho).
  • the kneaded product was discharged into cold water in a strand form, cooled, and immediately cut to obtain a pellet-like kneaded product.
  • the obtained pellet was directly spun to obtain an undrawn yarn of 150 dtex-12f.
  • Two undrawn yarns obtained were combined, the yarn feeding speed of the yarn feeding roller was 100 m / min, and a hot plate of 100 ° C. was used between the first hot roller and the second hot roller, and the draw ratio was 3.3.
  • the second roller was heat treated at 150 ° C. to obtain a stretched yarn of 84 dtex-24f. When the fiber cross section of the drawn yarn was observed, it was confirmed that pores were formed.
  • Comparative Examples 7-8 The porosity in the fiber was changed by changing the amount of polyethylene glycol added. Except for changing the addition amount of polyethylene glycol having a number average molecular weight of 20000, a drawn yarn, fabric production, elution treatment, and heat setting were performed in the same manner as in Example 1. The fiber properties before and after treatment are shown in Table 4.
  • Comparative Example 7 nanovoided polyester fibers having a porosity of 1% were prepared by changing the addition amount to 2% by weight. Although the average reflection intensity was 37.9% and high reflection, the contrast glossiness was as high as 2.29, high reflection and high gloss.
  • Comparative Example 8 nanovoided polyester fibers having a porosity of 18% were prepared by changing the addition amount to 35% by weight. Although the relative glossiness was 1.23 and low gloss, the average reflection intensity was 24.7%, indicating low reflection and low gloss.
  • Comparative Example 9 After the elution treatment, the fiber subjected to the alkali weight loss treatment was evaluated. In the same manner as in Example 1, drawn yarn, fabric production, elution treatment, and heat setting were performed. Thereafter, the sample was immersed in a 0.5% by weight sodium hydroxide aqueous solution so that the bath ratio was 1: 100, treated at 98 ° C. for 30 minutes, washed with water, and air-dried. The fiber properties before and after treatment are shown in Table 5. The specular reflection intensity was 24.7%. Moreover, although the contrast glossiness was as low as 1.11, the average reflection intensity was as low as 20.8%, and it was low reflection and low gloss.
  • Comparative Examples 10-11 Fibers with different elution conditions were evaluated. Except for changing the elution treatment temperature and treatment time, the drawn yarn was produced and the fabric was treated in the same manner as in Example 1. The fiber properties before and after treatment are shown in Table 5.
  • nanovoided polyester fibers having a porosity of 1% were prepared by changing the elution treatment temperature to 80 ° C. Although the average reflection intensity was as high as 37.9%, the contrast glossiness was as high as 2.30, which was high reflection and high gloss.
  • Comparative Example 11 nanovoided polyester fibers having a porosity of 1% were prepared by changing the scouring treatment time to 10 minutes. Although the average reflection intensity was as high as 37.2%, the relative glossiness was as high as 2.26, which was high reflection and high gloss.
  • the nanovoided polyester fiber obtained in the present invention is excellent in aesthetics because of its high reflection and low gloss, and can be suitably used particularly in clothing applications. Specifically, it can be suitably used for imparting design properties such as a uniform.

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Abstract

本発明は、高反射かつ低光沢のナノボイドポリエステル繊維を提供することにある。本発明は、少なくとも繊維横断面の繊維表層より１μｍ以内に空孔が存在しており、空孔の平均円相当径が１０～８０ｎｍで、空隙率が２～１５％であり、鏡面反射強度が３０％以上であることを特徴とするナノボイドポリエステル繊維を提供する。

Description

ナノボイドポリエステル繊維
　本発明は、ナノボイドポリエステル繊維に関するものである。より詳しくは、高反射かつ低光沢であることから衣料用途での意匠性付与に好適に使用できるナノボイドポリエステル繊維に関するものである。
　ポリエステル繊維はコストが安価であり、強度や熱安定性に優れ、腰が強く熱セット良好といった特性を有するため、衣料用および産業用繊維として幅広く用いられている。
　一方で、近年、機能性や審美性を付与することを目的として、繊維内に微小空孔を有したボイド繊維について種々の提案がなされている。
　例えば、結晶性を有するポリマーを繊維化後、延伸により、配向方向に直交する厚み方向における平均長さが０．０５μｍ～１０μｍの空洞を内部に形成させる異形断面繊維が提案されている（特許文献１）。
　一方、特許文献１に記載の繊維は、工業化レベルでの高速延伸では空洞が潰れ機能が付与されないという課題があった。そこで、空孔の潰れを解決すべく、高次加工工程にて空孔を形成させる提案がなされている。例えば、ポリエステルの重合完了後に数平均分子量が２００００のポリエチレングリコールを２重量％添加し、繊維化後、アルカリ減量処理により空孔を形成させる多孔質ポリエステル系繊維が提案されている（特許文献２）。
　また、ポリアミドとポリエステルをチップブレンドし、溶融紡糸した繊維をアルカリ減量処理によりポリエステルを加水分解・溶出することで空孔を形成させるボイド繊維が提案されている（特許文献３）。
日本国特開２０１０－１８９７９４号公報 日本国特開昭６３－３１５６０７号公報 日本国特開昭５６－１０７０６９号公報
　特許文献１では審美性として充分な金属光沢を示し、軽量感および保温性に優れているものの、上述したように、工業化レベルでの高速延伸では空洞が潰れ機能が付与されないという課題があった。特許文献２では抗ピル性や吸水性に優れているものの、アルカリ減量処理を行っているため繊維表面に凹凸があり、試料全体の反射が小さく審美性に欠けるという課題があった。特許文献３では吸水性や光沢に優れているものの主成分がナイロンであるため、ポリエステルの特性である熱セットの良好さがなく、また保管時に黄変するという課題があった。
　本発明の目的は、上記従来技術の問題点を克服して、高反射かつ低光沢のナノボイドポリエステル繊維を提供することにある。
　上記課題は、少なくとも繊維横断面の繊維表層より１μｍ以内に空孔が存在しており、空孔の平均円相当径が１０～８０ｎｍで、空隙率が２～１５％であり、繊維表面の鏡面反射強度が３０％以上であることを特徴とするナノボイドポリエステル繊維、あるいは繊維横断面において繊維表層より１μｍ以内に空孔が少なくとも存在しており、空孔の平均円相当径が１０～８０ｎｍで、空隙率が２～１５％であり、繊維表面の算術平均粗さが１０ｎｍ以下であることを特徴とするナノボイドポリエステル繊維によって解決できる。
　本発明で得られるナノボイドポリエステル繊維は、高反射かつ低光沢であるため審美性に優れ、特に衣料用途において意匠性付与に好適に使用できる。
　本発明における反射とは、特に断りのない限り、入射光源を０°から９０°のある特定の角度Ｘ°に固定し、受光器を０°から９０°まで変化させたときの各角度における反射強度の平均を算出した値、すなわち平均反射強度のことを表す。高反射とは平均反射強度が２５％以上であることを表す。低反射とは平均反射強度が２５％未満であることを表す。
　また、鏡面反射強度とは、受光器が入射光源と同じＸ°のときの反射強度を表す。本発明における繊維表面の鏡面反射強度とは、入射角が６０°となるように試料台を固定し、酸化チタンを０．３重量％含有した５６ｄｔｅｘ－１８ｆのポリエチレンテレフタレート丸断面延伸糸を経糸とし本発明のナノボイドポリエステル繊維を密度１３０本／ｉｎｃｈ（２．５４ｃｍ）となるように１／３ツイル組織でヨコ打ち込みした織物を、光源・受光器・試料受光部がなす平面に対し緯糸が平行方向となるようにセットし、反射角が６０°となる位置に受光器を固定したときの反射強度のことを表す。
　本発明における光沢とは、入射光源を０°から９０°のある特定の角度Ｘ°に固定し、受光器を０°から９０°まで変化させたときの下記式（Ｉ）より算出される対比光沢度を表す。高光沢とは対比光沢度が２．０以上であることを表す。低光沢とは対比光沢度が２．０未満であることを表す。
（Ｘ°での反射強度）／（０°での反射強度）・・・（Ｉ）
　本発明のナノボイドポリエステル繊維は、繊維横断面の繊維表層より１μｍ以内に空孔が少なくとも存在している。繊維表層より１μｍ以内に空孔が存在していないと繊維内の乱反射が弱く、高光沢となってしまう。
　本発明のナノボイドポリエステル繊維は、繊維横断面における空孔の平均円相当径が１０～８０ｎｍである。平均円相当径が１０～８０ｎｍであれば、高反射かつ低光沢を実現することができる。平均円相当径が１０ｎｍより小さいと繊維内部の乱反射が弱くなり、高光沢になってしまう。一方で、平均円相当径が８０ｎｍより大きいと、繊維表面にも顕著な凹凸が形成され正反射（鏡面反射）が弱くなるため、低反射となる。高反射低光沢の観点から平均円相当径が１２～７５ｎｍであることがより好ましい。
　本発明のナノボイドポリエステル繊維は、空隙率が２～１５％である。空隙率が２～１５％であれば高反射低光沢を実現することができる。空隙率が２％より小さいと繊維内部の乱反射が弱くなり、高光沢になってしまう。一方で、空隙率が１５％より大きいと繊維表面にも顕著な凹凸が形成され正反射（鏡面反射）が弱くなるため、低反射となる。高反射低光沢の観点から空隙率は３～１０％であることがより好ましい。
　本発明のナノボイドポリエステル繊維における、繊維横断面の繊維表層より１μｍ以内の空孔存在有無、繊維横断面における空孔の平均円相当径、および空隙率は、例えば、以下のようにして測定する。ＢＩＢ２法（冷却）により繊維横断面を作製後、金属微粒子をスパッタコートする。この試料を日立ハイテクノロジーズ製電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ）ＳＵ８０２０にて加速電圧１．５ｋＶの条件下で測定し、空孔および繊維表層より１μｍ以内の空孔存在有無を観察する。観察した画像を画像解析ソフトＩｍａｇｅ－Ｊを用いてトレースし、繊維横断面１μｍ２当たりの空孔数および空隙率を算出する。また、各空孔において空孔面積より円相当径（直径）をそれぞれ算出し、繊維横断面１μｍ２当たりの全ての空孔の円相当径の平均値を平均円相当径とする。
　本発明のナノボイドポリエステル繊維の一実施形態としては、繊維表面の鏡面反射強度が３０％以上である。繊維表面の鏡面反射強度が３０％より小さいことは、繊維表面の正反射（鏡面反射）が弱いことを表し、低反射となってしまう。
　本発明のナノボイドポリエステル繊維の別の実施形態としては、繊維表面の算術平均粗さが１０ｎｍ以下である。繊維表面の算術平均粗さが１０ｎｍより大きいと、繊維表面に顕著な凹凸が形成され正反射（鏡面反射）が弱くなるため、低反射となる。高反射の観点から繊維表面の算術平均粗さは７ｎｍ以下であることが好ましい。
　本発明のナノボイドポリエステル繊維の繊維表面の算術平均粗さは例えば、以下のようにして測定する。単糸を取り出し、シリコンウェハ面に対して単糸の長手方向が平行となるように単糸をエポキシ樹脂でシリコンウェハに固定する。この試料をＢｒｕｋｅｒ　ＡＸＳ社製走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）ＮａｎｏＳｃｏｐｅＶ　Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　Ｉｃｏｎにて測定する。測定条件は、走査範囲５μｍ角、走査速度０．４Ｈｚ、室温大気条件下でタッピングモードにする。単糸長手方向をＸ軸、シリコンウェハ面に平行でかつＸ軸に直交する方向をＹ軸、Ｘ軸、Ｙ軸いずれにも直交する方向をＺ軸となるよう定義する。固定した単糸のＺ軸方向の頂点部を、単糸の長手方向（Ｘ軸）に対して垂直になるようにシリコンカンチレバーを走査する。得られたＡＦＭ画像について繊維の丸みを補正し、画像解析ソフトＮａｎｏＳｃｏｐｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　１．４０を用いて、定量面の高さプロファイルにおける中心面から表面までの偏差の絶対値の平均を算出し、繊維表面の算術平均粗さとする。
　本発明のナノボイドポリエステル繊維は、単位面積当たりの空孔数が１５個／μｍ２以上であることが好ましい。単位面積当たりの空孔数が１５個／μｍ２以上であれば乱反射が強くなる。これにより透過する光の量が少なくなり、防透け性が向上する。
　本発明のナノボイドポリエステル繊維は、円相当径が５～８０ｎｍである空孔数が全空孔数の８５％以上あるとより好ましい。円相当径が５～８０ｎｍである空孔数が全空孔数の８５％以上あれば、繊維表面の凹凸が小さくなる。これにより、正反射（鏡面反射）がより強くなり、より高反射になる。円相当径が５～８０ｎｍの空孔数の割合は、繊維横断面１μｍ２当たりの全ての空孔数に対する円相当径が５～８０ｎｍである空孔数の割合から算出する。
　次に本発明のナノボイドポリエステル繊維の製造方法について述べる。
　本発明のナノボイドポリエステル繊維は、ポリエステル系ポリマーと水溶性高分子とを混練後、溶融紡糸してポリマーアロイ繊維を得たのち、溶出処理により水溶性高分子を除去することによって得ることができる。
　本発明のナノボイドポリエステル繊維の製造で用いられるポリマーは、ポリエステル系ポリマーと水溶性高分子とのアロイポリマーである。必要に応じて、相溶化剤を併用することも可能である。
　本発明のナノボイドポリエステル繊維の製造で用いられるポリエステル系ポリマーは、モノマーの連結がエステル結合でなされているポリマーであれば特に制限はない。具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＰＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などの芳香族ポリエステルやポリ乳酸などの脂肪族ポリエステルが挙げられる。汎用性、繊維成形性が優れるという観点から芳香族ポリエステルが好ましい。
　本発明のナノボイドポリエステル繊維の製造で用いられる水溶性高分子は、溶出処理液への溶解性が高ければ特に制限はない。具体的にはポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリグリセリン、およびそれらの誘導体が挙げられる。耐熱性、溶出処理液への溶解度の観点から数平均分子量が８０００～２００００のポリエチレングリコールが好ましい。
　本発明のナノボイドポリエステル繊維の製造で用いられるアロイポリマー中のポリエステル系ポリマーの含有量は５０重量％以上であれば特に制限されるものではなく、任意の含有量を取ることができる。繊維物性の観点から、アロイポリマー中におけるポリエステル系ポリマーの含有量は７０重量％以上であることが好ましい。
　本発明のナノボイドポリエステル繊維の製造で用いられるポリエステル系ポリマーと水溶性高分子との混練法に制限はない。重縮合を終えたポリエステル系ポリマーを溶融状態のまま水溶性高分子を混練してもよく、ポリエステル系ポリマーを一旦冷却固化後再溶融した状態で水溶性高分子を混練してもよい。また、ポリエステル系ポリマーと水溶性高分子を直接ブレンドしてもよい。２成分を強制的に混練する観点から、二軸押し出し機を用いて混練するのが好ましい。
　本発明のナノボイドポリエステル繊維の製造で用いられるポリエステル系ポリマーと水溶性高分子とのアロイポリマーは公知の溶融紡糸法、延伸法により繊維として有用なものとなる。
　本発明のナノボイドポリエステル繊維の製造で用いられる繊維の形態に関しても特に制限がなく、モノフィラメント、マルチフィラメント、ステープルなどのいずれの形態であってもよい。また、一般の繊維と同様に仮撚や撚糸などの加工が可能であり、製織や製編についても一般の繊維と同様に扱うことができる。
　本発明のナノボイドポリエステル繊維の製造では溶出処理をおこなう。溶出処理により水溶性高分子が処理液へ溶出し、繊維内に空孔が形成される。水溶性高分子を除去するという観点から溶出処理温度は１２０℃以上、溶出処理時間は３０分以上が好ましい。溶出処理は独立して行ってもよく、精練工程と併せて行ってもよい。
　本発明のナノボイドポリエステル繊維の製造は必要に応じて、染色工程を設けてもよい。染料としては分散染料を好適に採用することができる。染色方法や染料濃度、染色温度に関して特に制限がなく、公知の方法を好適に採用できる。また、必要に応じて、染色加工後に還元洗浄を行ってもよい。
　本発明のナノボイドポリエステル繊維を含む繊維構造体の形態は、特に制限がなく、公知の方法に従い、織物、編物、パイル布帛、不織布や紡績糸、詰め綿などにすることができる。また、本発明のナノボイドポリエステル繊維を含む繊維構造体は、いかなる織組織または編組織であってもよく、平織、綾織、朱子織あるいはこれらの変化織や、経編、緯編、丸編、レース編あるいはこれらの変化編などが好適に採用できる。
　以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。なお、実施例中の各特性値は、以下の方法で求めたものである。
　Ａ.ポリエステル系ポリマーの固有粘度（ＩＶ）
　使用するポリエステル系ポリマー（ＰＥＴ）を、ｏ－クロロフェノール溶媒に溶かし、２５℃で測定した。
　Ｂ．ポリエチレングリコールの数平均分子量
　使用するポリエチレングリコール５００ｍｇを０．１Ｍ塩化ナトリウム水溶液５ｍＬに溶かし、０．４５μｍのセルロース製フィルターで濾過して得られた濾液をＧＰＣ測定用試料とした。この試料を用い、以下の条件にてＧＰＣ装置（Ｗａｔｅｒｓ製Ａｌｌｉａｎｃｅ２６９０）で測定を行い、数平均分子量を算出した。
検出器：Ｗａｔｅｒｓ製２４１０示差屈折率検出器、感度　１２８ｘ
カラム：東ソー製ＴＳＫｇｅｌＧ３０００ＰＷＸＬＩ
溶媒 ：０．１Ｍ　塩化ナトリウム水溶液
注入量 ：２００μＬ
カラム温度：４０℃
標準物質 ：ポリエチレングリコール（エーエムアル株式会社製　Ｍｗ１０６～１０１００）。
　Ｃ．繊度
　ＩＮＴＥＣ製電動検尺機を用いて、試料１００ｍをかせ取りした。得られたかせの重量を測定し、下記式を用いて繊度（ｄｔｅｘ）を算出した。なお、測定は１試料につき５回行い、その平均値を繊度とした。
繊度（ｄｔｅｘ）＝繊維１００ｍの重量（ｇ）×１００　　。
　Ｄ．強度
　ＪＩＳ　Ｌ１０１３：１９９９（化学繊維フィラメント糸試験方法）８．５に準じて算出した。温度２０℃、湿度６５％ＲＨの環境下において、島津製作所製オートグラフＡＧ－５０ＮＩＳＭＳ型を用いて、初期試料長２０ｃｍ、引張速度２０ｃｍ／分の条件で引張試験を行った。最大荷重を示す点の応力（ｃＮ）を繊度（ｄｔｅｘ）で除して算出し、測定は１試料につき５回行い、その平均値を強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）とした。
　Ｅ．繊維横断面の繊維表層より１μｍ以内の空孔存在有無、空孔の平均円相当径、空孔の円相当径５～８０ｎｍの空孔数の割合、繊維横断面１μｍ２当たりの空孔数、空隙率
　ＢＩＢ２法（冷却）により繊維横断面を作製後、金属微粒子をスパッタコートした。この試料を日立ハイテクノロジーズ製電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ）ＳＵ８０２０にて加速電圧１．５ｋＶの条件下で測定し、空孔および繊維表層より１μｍ以内の空孔存在有無を観察した。観察した画像を画像解析ソフトＩｍａｇｅ－Ｊを用いてトレースし、繊維横断面１μｍ２当たりの空孔数および空隙率を算出した。また、各空孔において空孔面積より円相当径（直径）をそれぞれ算出し、繊維横断面１μｍ２当たりの全ての空孔の円相当径の平均値を平均円相当径とした。円相当径が５～８０ｎｍの空孔数の割合は、繊維横断面１μｍ２当たりの全ての空孔数に対する円相当径が５～８０ｎｍである空孔数の割合から算出した。
　Ｆ．ヨコ打ち込み織物
　酸化チタンを０．３重量％含有した５６ｄｔｅｘ－１８ｆのポリエチレンテレフタレート丸断面延伸糸を経糸とし、実施例で得られる延伸糸を密度１３０本／ｉｎｃｈ（２．５４ｃｍ）となるように１／３ツイル組織でヨコ打ち込みして織物を作製した。
　Ｇ．色調（Ｌ＊，ｂ＊）
　ヨコ打ち込み織物を、ミノルタ製分光測色計ＣＭ－３７００ｄ型にて黒色校正板をバックにＬ＊値およびｂ＊値を測定した。
　Ｈ．防透け率
　ヨコ打ち込み織物をミノルタ製分光測色計ＣＭ－３７００ｄ型にて白色校正板をバックにサンプルなしのＬ＊値（Ｌｗ０）および試料のＬ＊値（Ｌｗ）を測定した。続いて黒色校正板をバックにサンプルなしのＬ＊値（Ｌｂ０）および試料のＬ＊値（Ｌｂ）を測定した。下記式により防透け率を算出し、防透け率が７０％以上であれば防透け性を有すると判断した。
１００－［（Ｌｗ－Ｌｂ）／（Ｌｗ０－Ｌｂ０）］×１００
　Ｉ．繊維表面の鏡面反射強度
　村上色彩技術研究所社製自動変角光度計ＧＰ－２００に、入射角が６０°となるように試料台を固定した。光源・受光器・試料受光部がなす平面に対し緯糸が平行方向となるようにヨコ打ち込み織物をセットした。反射角が６０°となる位置に受光器を固定し、その時の反射強度を繊維表面の鏡面反射強度とした。
　Ｊ．平均反射強度、対比光沢度
　村上色彩技術研究所社製自動変角光度計ＧＰ－２００に、入射角が６０°となるように試料台を固定した。光源・受光器・試料受光部がなす平面に対し緯糸が平行方向となるようにヨコ打ち込み織物をセットした。反射角が０°から９０°まで変化するように受光器の位置を移動させ、各角度における反射強度を測定した。全ての角度の反射強度の平均値を平均反射強度とした。また、下記式より対比光沢度を算出した。
（６０°での反射強度）／（０°での反射強度）
　平均反射強度が２５％以上であれば高反射を有するとし、２６％以上であればより高反射を有するとし、２８％以上であればさらに高反射を有するとした。また、対比光沢度が２．０未満であれば低光沢を有するとし、１．９５未満であればさらに低光沢を有するとした。
　Ｋ．繊維表面の算術平均粗さ
　単糸を取り出し、シリコンウェハ面に対して単糸の長手方向が平行となるように単糸をエポキシ樹脂でシリコンウェハに固定した。この試料をＢｒｕｋｅｒ　ＡＸＳ社製走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）ＮａｎｏＳｃｏｐｅＶ　Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　Ｉｃｏｎにて測定した。測定条件は、走査範囲５μｍ角、走査速度０．４Ｈｚ、室温大気条件下でタッピングモードにした。単糸長手方向をＸ軸、シリコンウェハ面に平行でかつＸ軸に直交する方向をＹ軸、Ｘ軸、Ｙ軸いずれにも直交する方向をＺ軸となるよう定義した。固定した単糸のＺ軸方向の頂点部を、単糸の長手方向（Ｘ軸）に対して垂直になるようにシリコンカンチレバーを走査した。得られたＡＦＭ画像について繊維の丸みを補正し、画像解析ソフトＮａｎｏＳｃｏｐｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　１．４０を用いて、定量面の高さプロファイルにおける中心面から表面までの偏差の絶対値の平均を算出し、繊維表面の算術平均粗さとした。
　実施例１
　ＩＶ＝０．６５のポリエステルペレットと数平均分子量２００００のポリエチレングリコール（三洋化成社製ＰＥＧ２００００）を９０重量％と１０重量％の比率で、２軸混練機（日本製工所製ＴＥＸ３０α）にて、シリンダー温度２９０℃、吐出量８ｋｇ／ｈ、スクリュー回転数１１０ｒｐｍで混練した。混練生成物を冷水中へストランド状に吐出して冷却し、直ちにカッティングしてペレット状の混練生成物を得た。得られたペレットを１５０℃で１２時間真空乾燥した後、プレッシャーメルター型紡糸機へ供給して溶融させ、紡糸温度２９０℃、吐出量１５ｇ／分で紡糸口金（吐出孔径０．３ｍｍ、吐出孔長０．３９ｍｍ、吐出孔数１２、丸孔）から吐出させて紡出糸条を得た。この紡出糸条を風温２０℃、風速１５ｍ／分の冷却風で冷却し、給油装置で油剤を付与して収束させ、１０００ｍ／分で回転する第１ゴデットローラーで引き取り、第１ゴデットローラーと同じ速度で回転する第２ゴデットローラーを介して、ワインダーで巻き取って１５０ｄｔｅｘ－１２ｆの未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を２本合糸し、送糸ローラーの送糸速度を１７０ｍ／分とし、第１ホットローラー温度９０℃、第２ホットローラー温度１４０℃、延伸倍率３．３倍の条件で延伸し、８４ｄｔｅｘ－２４ｆの延伸糸を得た。
　ヨコ打ち込み織物を作製し、この織物を浴比が１：５０になるように炭酸ナトリウム１ｇ／Ｌ、界面活性剤（明成化学工業社製　グランアップＵＳ－２０）０．５ｇ／Ｌの濃度の水溶液中に浸し、１３０℃で６０分間溶出処理を行い、水洗い、風乾を行った。その後ピンテンターにセットし、１８０℃で１分間熱セットを行った。
　処理前後の繊維物性を表１に示す。処理後の繊維には平均円相当径が３５ｎｍで空隙率が４％の空孔が形成されており、繊維横断面の繊維表層より１μｍ以内に空孔が存在していることが確認できた。また、繊維表面の鏡面反射強度は４２．１％で繊維表面の算術平均粗さは２．２６ｎｍであった。防透け率は７７．６％と良好であり、また平均反射強度は３３．４％で対比光沢度は１．２６と高反射かつ低光沢であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　実施例２
　実施例１と同様にして得たペレットを紡糸し、１５０ｄｔｅｘ－１２ｆの未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を２本合糸し、第１ホットローラー温度９０℃、第２ホットローラー温度１４０℃、延伸倍率２．７倍の条件で延伸し、１１０ｄｔｅｘ－２４ｆの延伸糸を得た。空孔の平均円相当径を変更した以外は実施例１と同様に織物作製、溶出処理、熱セットを行った。処理前後の繊維特性を表１に示す。
　処理後の繊維には平均円相当径が３８ｎｍで空隙率が４％の空孔が形成されており、繊維横断面の繊維表層より１μｍ以内に空孔が存在していることが確認できた。また、繊維表面の鏡面反射強度は４１．１％で繊維表面の算術平均粗さは２．９０ｎｍあった。防透け率は７７．７％と良好であり、また平均反射強度は３１．２％で対比光沢度は１．２５と高反射かつ低光沢であった。
　実施例３
　使用するポリエステルペレットをＩＶ＝１．３に変更して空孔の平均円相当径を変更した以外は実施例１と同様にして延伸糸、織物作製、溶出処理、熱セットを行った。処理前後の繊維特性を表１に示す。
　処理後の繊維には平均円相当径が１９ｎｍで空隙率が３％の空孔が形成されており、繊維横断面の繊維表層より１μｍ以内に空孔が存在していることが確認できた。また、繊維表面の鏡面反射強度は４５．９％で繊維表面の算術平均粗さは１．９９ｎｍであった。防透け率は７２．１％と良好であり、また平均反射強度は３６．４％で対比光沢度は１．５８と高反射かつ低光沢であった。
　実施例４
　使用するポリエチレングリコールの数平均分子量を８３００（三洋化成社製ＰＥＧ６０００Ｓ）に変更して空孔の平均円相当径を変更した以外は実施例１と同様にして延伸糸、織物作製、溶出処理、熱セットを行った。処理前後の繊維特性を表１に示す。
　処理後の繊維には平均円相当径が２８ｎｍで空隙率が３％の空孔が形成されており、繊維横断面の繊維表層より１μｍ以内に空孔が存在していることが確認できた。また、繊維表面の鏡面反射強度は４３．１％で繊維表面の算術平均粗さは２．３３ｎｍであった。防透け率は７６．１％と良好であり、また平均反射強度は３４．２％で対比光沢度は１．３８と高反射かつ低光沢であった。
　実施例５～８
　混練時のスクリュー回転速度を表２の通り変更して空孔の平均円相当径を変更した以外は実施例１と同様にして延伸糸、織物作製、溶出処理、熱セットを行った。それぞれ処理前後の繊維特性を表２に示す。いずれの水準も処理後の繊維は高反射かつ低光沢であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　実施例９～１２
　数平均分子量２００００のポリエチレングリコールの添加量を表２の通り変更して空隙率を変更した以外は実施例１と同様にして延伸糸、織物作製、溶出処理、熱セットを行った。それぞれ処理前後の繊維特性を表２に示す。いずれの水準も処理後の繊維は高反射かつ低光沢であった。
　実施例１３
　数平均分子量２００００のポリエチレングリコールの添加量を３重量％、スクリュー回転速度を１０ｒｐｍに変更して繊維横断面１μｍ２当たりの空孔数を変更した以外は実施例１と同様にして延伸糸、織物作製、溶出処理、熱セットを行った。処理前後の繊維特性を表３に示す。処理後の繊維は高反射かつ低光沢であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　実施例１４
　ＩＶ＝０．６５のポリエステルペレットと数平均分子量２００００のポリエチレングリコールを９０重量％と１０重量％の比率で直接ブレンドして紡糸することで円相当径５～８０ｎｍの空孔数の割合を変更した以外は実施例１と同様にして延伸糸、織物作製、溶出処理、熱セットを行った。処理前後の繊維特性を表３に示す。処理後の繊維は高反射かつ低光沢であった。
　比較例１～３
　酸化チタンを添加した繊維を評価した。酸化チタン含有量を表４のとおり変更したポリエステルペレットを直接紡糸したこと以外は実施例１と同様にして延伸糸、織物作製、溶出処理、熱セットを行った。処理前後の繊維特性は表４に示す通りである。
　比較例１では酸化チタン含有量は０重量％、比較例２では酸化チタン含有量は０．３重量％、比較例３では酸化チタン含有量は６．４重量％のポリエステルペレットを用いた。酸化チタン含有量が０重量％では平均反射強度が３８．２％と高反射であるものの対比光沢度は２．４５と高く、高反射かつ高光沢であった。酸化チタン含有量が０.３重量％および６．４重量％では、対比光沢度が２．０未満と低光沢であるものの平均反射強度も２５未満であり、低反射低光沢であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
  
　比較例４
　ボイドを延伸時に形成させるナノボイド糸を作製した。ＩＶ＝０．６５のポリエステルペレットを実施例１と同様にして直接紡糸し、１５０ｄｔｅｘ－１２ｆの未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を２本合糸し、送糸ローラーの送糸速度を５ｍ／分とし、第１ホットローラー温度７０℃、延伸倍率３．３倍の条件で延伸し、８４ｄｔｅｘ－２４ｆの延伸糸を得た。得られた延伸糸の繊維横断面を観察したところ空孔が形成されているものの、繊維表層より１μｍ以内に空孔は存在していなかった。
　続いて実施例１と同様に織物処理を行った。処理前後の繊維物性を表４に示す。繊維横断面の繊維表層より１μｍ以内に空孔は存在していなかった。また、平均反射強度が３２．３％と高反射であるものの対比光沢度は２．１８と高く、高反射かつ高光沢であった。
　比較例５
　使用するポリエチレングリコールの数平均分子量や混練時のスクリュー速度を変更することで繊維内の空孔径を変更させた。使用するポリエチレングリコールの数平均分子量を８３００に、スクリュー回転速度を２５０ｒｐｍに変更した以外は実施例１と同様にして延伸糸、織物作製、溶出処理、熱セットを行った。処理前後の繊維特性を表４に示す。処理後の繊維には平均円相当径が８ｎｍの空孔が形成されていた。平均反射強度は３７．８％と高反射であるものの対比光沢度は２．１２と高く、高反射かつ高光沢であった。
　比較例６
　非相溶ポリマーのブレンドによる延伸時ボイド作製により繊維内の空孔径を変更させた。ＩＶ＝０．６５のポリエステルペレットとポリメチルペンテン（三井化学社製　ＴＰＸ　ＲＴ１８）と相溶化剤（新日鉄住金化学社製　エスチレンＭＳ２００）をそれぞれ８３重量％、９．６重量％、７．４重量％の比率で、２軸混練機（日本製工所製ＴＥＸ３０α）にて、シリンダー温度２９０℃、吐出量８ｋｇ／ｈ、スクリュー回転数１１０ｒｐｍで混練した。混練生成物を冷水中へストランド状に吐出して冷却し、直ちにカッティングしてペレット状の混練生成物を得た。得られたペレットを用いて直接紡糸し、１５０ｄｔｅｘ－１２ｆの未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を２本合糸し、送糸ローラーの送糸速度を１００ｍ／分とし、第１ホットローラーと第２ホットローラー間に１００℃のホットプレートを用い、延伸倍率３．３倍の条件で延伸後、第２ローラーを１５０℃で熱処理し、８４ｄｔｅｘ－２４ｆの延伸糸を得た。得られた延伸糸の繊維横断面を観察したところ空孔が形成されていることが確認できた。
　続いて実施例１と同様に織物作製、溶出処理、熱セットを行った。処理前後の繊維特性は表４に示す通りである。平均円相当径が１００ｎｍの空孔が形成されていた。対比光沢度が１．１４と低光沢であるものの平均反射強度も１５．４％であり、低反射低光沢であった。
　比較例７～８
　ポリエチレングリコールの添加量を変更することで繊維内の空隙率を変更させた。数平均分子量２００００のポリエチレングリコールの添加量を変更した以外は実施例１と同様にして延伸糸、織物作製、溶出処理、熱セットを行った。処理前後の繊維特性は表４に示す。
　比較例７では添加量を２重量％に変更することで空隙率が１％のナノボイドポリエステル繊維を作製した。平均反射強度が３７．９％と高反射であるものの対比光沢度は２．２９と高く、高反射かつ高光沢であった。
　比較例８では添加量を３５重量％に変更することで空隙率が１８％のナノボイドポリエステル繊維を作製した。対比光沢度が１．２３と低光沢であるものの平均反射強度も２４．７％であり、低反射低光沢であった。
　比較例９
　溶出処理後、アルカリ減量処理を行った繊維を評価した。実施例１と同様にして延伸糸、織物作製、溶出処理、熱セットを行った。その後、試料を浴比が１：１００になるように０．５重量％の水酸化ナトリウム水溶液に浸し、９８℃で３０分間処理を行い、水洗い、風乾を行った。処理前後の繊維特性は表５に示す。鏡面反射強度は２４．７％であった。また、対比光沢度は１．１１と低いものの、平均反射強度も２０．８％と低く、低反射かつ低光沢であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
  
　比較例１０～１１
　溶出条件を変更した繊維を評価した。溶出処理温度・処理時間を変更した以外は実施例１と同様にして延伸糸の作製および織物処理を行った。処理前後の繊維特性は表５に示す。
　比較例１０では溶出処理温度を８０℃に変更することで空隙率が１％のナノボイドポリエステル繊維を作製した。平均反射強度が３７．９％と高反射であるものの対比光沢度は２．３０と高く、高反射かつ高光沢であった。
　比較例１１では精練処理時間を１０分に変更することで空隙率が１％のナノボイドポリエステル繊維を作製した。平均反射強度が３７．２％と高反射であるものの対比光沢度は２．２６と高く、高反射かつ高光沢であった。
　本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更及び変形が可能であることは、当業者にとって明らかである。なお本出願は、２０１６年１０月２７日付で出願された日本特許出願（特願２０１６－２１０６９９）に基づいており、その全体が引用により援用される。
　本発明で得られるナノボイドポリエステル繊維は、高反射かつ低光沢のため審美性に優れ、特に衣料用途において好適に使用できる。具体的にはユニフォームなどの意匠性付与に好適に利用することができる。

Claims (5)

  1. 　繊維横断面において、繊維表層より１μｍ以内に空孔が少なくとも存在しており、空孔の平均円相当径が１０～８０ｎｍで、空隙率が２～１５％であり、繊維表面の鏡面反射強度が３０％以上であることを特徴とするナノボイドポリエステル繊維。
  2. 　繊維横断面において、繊維表層より１μｍ以内に空孔が少なくとも存在しており、空孔の平均円相当径が１０～８０ｎｍで、空隙率が２～１５％であり、繊維表面の算術平均粗さが１０ｎｍ以下であることを特徴とするナノボイドポリエステル繊維。
  3. 　繊維横断面において、単位面積当たりの空孔数が１５個／μｍ２以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のナノボイドポリエステル繊維。
  4. 　円相当径が５～８０ｎｍである空孔数が全空孔数の８５％以上あることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のナノボイドポリエステル繊維。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載のナノボイドポリエステル繊維を含む繊維構造体。
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