JP2011017115A

JP2011017115A - ４ｔ型断面を有するファイバー、その製造方法及び該ファイバーを製造するための糸射出プレート

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Publication number: JP2011017115A
Application number: JP2009227322A
Authority: JP
Inventors: Kuo-Chung Wu; 呉國忠
Original assignee: Shinkong Synthetic Fibers Corp
Current assignee: Shinkong Synthetic Fibers Corp
Priority date: 2009-07-07
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2011-01-27
Anticipated expiration: 2029-09-30
Also published as: US20110008620A1; TW201102463A; EP2272999A2; EP2272999A3; JP4889058B2; TWI374952B

Abstract

【課題】特に優れた吸水性と速乾性を有する織物を織成でき、４Ｔ型断面を有するファイバーを提供する。
【解決手段】４つのＴ字形ローブ（lobe）を含み、各Ｔ字形ローブは、キャップ（cap）と足部（leg）を有し、各Ｔ字形ローブの足部が所定の間隔にてファイバーの中心に連接されることにより、隣接したＴ字形ローブの間に開口タイプの中空部が形成されるファイバーであって、該ファイバーは、下記数式（１）〜（４）に満足し、
式（１）：０．８ ≦デニール値 ≦ ２０
式（２）：１０° ≦ θ ≦ ６０°
式（３）：１０％ ≦ 中空率 ≦ ３０％
式（４）：２ ≦ 断面異型度（Ｒ/ｒ） ≦ ６
その中、θは、該中空部における開口の幅範囲に示し、Ｒは、該ファイバーに対する外接円の半径に示し、ｒは、該ファイバーに対する内接円の半径に示すことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ファイバー（繊維）に関する。詳細には、本発明は、４つのＴ字形断面（４Ｔ型断面）を有するファイバー、その製造方法及び該ファイバーを製造するための糸射出プレートに関するものである。

従来は、異型断面を有するファイバーは、例えば十字形、Ｙ字形、Ｗ字形又は円形断面を有し、ファイバーが吸湿、汗排出という効果を有する。

米国特許第５，０５７，３６８号（特許文献１）には、３つや４つのＴ字形断面を有するファイバーが掲示され、このファイバーにおけるＴ字形部分が所定の長さと幅との関係を有し、そして、前記特許文献１に該当ファイバーを生産するために用いられる糸射出プレートも掲示される。

米国特許第５，０５７，３６８号

しかしながら、上記の糸射出プレートにより行う糸織り処理は、作業困難や商業化のために製造プロセスが有しなく、更に糸射出プレートにおけるノズルの隙間が摩損し易いため、射出されたファイバーの断面が変形してしまうという問題がある。

そこで、出願されたのが本発明であって、簡単に製造されると共に、優れた吸水性と速乾性を有する織物を織成できる４Ｔ型断面を有するファイバー及び該ファイバーを製造するために用いられる糸射出プレートの提供を目的とする。この４Ｔ型断面を有するファイバーは、その上にガイド溝が形成され、且つファイバー同士の間に所定の隙間が形成されるので、該ファイバーにて製造される織物は、優れた吸水性を有すると共に、迅速的に干すことができ、そして快適の保温効果を有する。

本発明に係わる４Ｔ型断面を有するファイバーは、４つのＴ字形Ｔ字形ローブ（lobe）を含み、各Ｔ字形ローブは、キャップ（cap）と足部（leg）を有し、各Ｔ字形ローブの足部が所定の間隔にてファイバーの中心に連接されることにより、隣接したＴ字形ローブの間に開口タイプの中空部が形成される。

前記４Ｔ型断面を有するファイバーは、下記数式（１）〜（４）も満足する。
式（１）：０．８ ≦デニール値 ≦ ２０
式（２）：１０° ≦ θ ≦ ６０°
式（３）：１０％ ≦ 中空率 ≦ ３０％
式（４）：２ ≦ 断面異型度（Ｒ/ｒ） ≦ ６
その中、θは、中空部における開口の幅に示し、Ｒは、該ファイバーに対する外接円の半径に示し、ｒは、該ファイバーに対する内接円の半径に示す。

ここで、外接円というのは、ファイバーにおける中心からＴ字形ローブのキャップの最外側までの距離を半径として描き出す仮想円であり、一方、内接円というのは、ファイバーにおける中心から各Ｔ字形ローブの足部との連接部分までの距離を半径として描き出す仮想円である。なお、デニール値は、下記ＣＮＳ１３７５６（ＣＮＳ：***家標準検索システム）に記載される繊維度測定方法にて算出した。
ＣＮＳ１３７５６：
若干のファイバーサンプルを金属ブラシによってスムーズに整理した後、ステージに設置し、次に該ファイバーサンプルを適当な引張力でまっすぐに引張った後、ゲージにて押圧し、そしてナイフで該ファイバーサンプルを３０ｍｍの長さで切り分け、３００本の短いファイバー（繊維がより短い場合、合計長さが９０００ｍｍの繊維本数を取る）を一組とし、その質量を測量することにより、ファイバーのデニール値（ｄ’）を求める。他に測定した平衡水分率（equilibrium moisture regain）を使用しながら、下記の式（５）にて標準繊維デニール値（ｄ）を算出しだす。試験回数は５回であり、小数点以下の一位数字までその平均値を求める。
式５：標準繊維デニール値(d) = d’×（（１００＋Ｒｃ）／（１００＋Ｒｅ））
その中、ｄ’は、測定デニール値であり、Rcは、所定水分率（％）であり、Reは、平衡水分率（％）である。

ここで、中空率は、光学顕微鏡にて一本のファイバーを４００倍に拡大し、そして２０本のファイバーにおける中空総面積と一本のファイバーにおける断面総面積の比較平均値を測定することにより算出しだす。

また、断面異型度は、光学顕微鏡にて一本のファイバーを４００倍に拡大し、そして外接円の半径（Ｒ）と内接円の半径（ｒ）を測定し、下記の式（６）にて断面異型度を求める。
式（６）：断面異型度=R/r

本発明に係わる４Ｔ型断面を有するファイバーを用いると共に、前記数式（１）〜（６）に満足する場合、ファイバーに所定の隙間を保有することができるので、該ファイバーから織り成す織物は、優れた吸水性を有すると共に、迅速的に干すことができ、且つ優れた快適性を有することができる。

本発明に係わる４Ｔ型断面を有するファイバーにおける開口の幅範囲は、１０°〜６０°であり、中空率は、１０％〜３０％であるので、優れた吸水性を有すると共に、迅速的に干すことができる。

本発明に係わる４Ｔ型断面を有するファイバーにおける開口の幅範囲は、１５°〜４５°であることが好ましい。開口の幅は、１０°より小さいと、糸織り作業でファイバーにおける隙間が封鎖することにより、吸水性や迅速的に干す効果を降下する恐れがある。また、開口の幅は、６０°より大きいと、繊維が過度に堆畳することにより、吸水性や迅速的に干す効果を減少する恐れがある。

本発明に係わる４Ｔ型断面を有するファイバーは、４つのＴ字形ローブと４つの開口タイプの中空部を含み、開口タイプの中空部は、ファイバー断面に占める比例（中空率）が１０％〜３０％であり、１５％〜２５％のほうが好ましい。
中空率は、１０％に満たさないと、開口タイプの中空部の効果が明らかに表現することができず、吸水性や迅速的に干す効果を現すことができない。
一方、中空率は、３０％に超えると、足部の厚さが薄くなり、後の加工作業に該Ｔ字形ローブが断裂してしまうという問題があるため、染め筋など問題が発生して製品の品質を降下する問題がある。

本発明に係わる４Ｔ型断面を有するファイバーの断面異型度は、２〜６であり、２．５〜４．５のほうが好ましい。断面異型度は、２より小さければ、該ファイバーにより織った織物が快適性不足という問題を有し、一方、断面異型度は、６より大きければ、作業性を低減する恐れがある。

又、本発明に係わる４Ｔ型断面を有するファイバーのデニール値は、０．８〜１５であり、好ましいのは、１〜２０であり、より好ましいのは、１〜１５である。

本発明に係わる４Ｔ型断面を有するファイバーにより製造した短いファイバーの長さは、２２〜１００ｍｍであり、好ましいのは、３８〜９０ｍｍである。

本発明に係わる４Ｔ型断面を有するファイバーは、らせん状の巻き回し状態でよく、のこぎり状の巻き回し状態でもよい。

又、本発明に係わる４Ｔ型断面を有するファイバーの材質は、ポリエステル、ナイロン又はポリプロピレンなど人造繊維である。

又、本発明に係わる４Ｔ型断面を有するファイバーによる織物を製造する時、他のファイバーと一緒に使用することができ、単に本発明のファイバーだけを使用することもできる。

なお、本発明では、前記４Ｔ型断面を有するファイバーを製造するための糸射出プレート（spinneret）も提供する。該糸射出プレートは、４つのＴ字形スリット（slit）を有し、各Ｔ字形スリットがキャップ（cap）と足部（leg）を有し、各Ｔ字形スリットの足部が互いに離隔して接続していない状態である。

又、本発明では、前記４Ｔ型断面を有するファイバーを製造する方法も提供する。該方法は、前記糸射出プレートにて溶融状態のポリマーを射出し、急冷、延伸、熱定型、冷却、しわ、オイル、乾燥、カット、集束などのステップによりファイバーを製造する。

前記本発明によれば、優れた吸水性を有すると共に、迅速的に干すことができるファイバーや織物を得ることができ、親水性処理にて、吸水性や迅速的に干す効果をさらに向上することができる。

本発明に係る４Ｔ型断面を有するファイバーの第１実施例を示す断面図である。図１の実物サンプルを示す断面図である。本発明に係る４Ｔ型断面を有するファイバーにて数本配列状態を示す断面図である。本発明に係る４Ｔ型断面を有するファイバーの巻き回し状態を示す参考図である。本発明に係る４Ｔ型断面を有するファイバーの他の巻き回し状態を示す参考図である。本発明に係る糸射出プレートの第１実施例を示す断面図である。本発明に係る糸射出プレートの第２実施例を示す断面図である。本発明に係る糸射出プレートの第３実施例を示す断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。

図１に示すように、本発明に係わる４Ｔ型断面を有するファイバー（１０）は、４つのＴ字形Ｔ字形ローブ（lobe）（１１）を含み、各Ｔ字形ローブ（１１）は、キャップ（cap）（１１２）と足部（leg）（１１１）を有し、各Ｔ字形ローブの足部（１１１）が所定の間隔にてファイバー（１０）の中心に連接されることにより、隣接したＴ字形ローブ（１１）に開口タイプの中空部（１２）が形成される。中空部（１２）はガイド溝として水を導くことができる。

前記４Ｔ型断面を有するファイバー（１０）は、下記数式（１）〜（４）にも満足する。
式（１）：０．８ ≦デニール値 ≦ ２０
式（２）：１０° ≦ θ ≦ ６０
式（３）：１０％ ≦ 中空率 ≦ ３０％
式（４）：２ ≦ 断面異型度（Ｒ/ｒ） ≦ ６
その中、θは、中空部（１２）における開口の幅に示し、Ｒは、該ファイバー（１０）に対する外接円の半径に示し、ｒは、該ファイバー（１０）に対する内接円の半径に示す。

図１に示す実施例において、ファイバー（１０）の中空部（１２）における開口の幅（θ）は、１５°であり、外接円の半径（Ｒ）は、８．２μmであり、内接円の半径（ｒ）は、２．１μmであり、デニール値は、３．０であり、断面異型度（Ｒ/ｒ）は、３．９である。

図２に示すように、本発明に係わる４Ｔ型断面を有するファイバーは、特殊な設計のＴ字形ローブを含むので、従来と比べて繊維が過度に堆畳する現象を有しなく、ファイバー同士の間にかなり大きい空間を確保することができる。又、図３に示すように、複数の４Ｔ型断面を有するファイバー（１０）を堆畳する場合、ガイド溝としてファイバー（１０）における中空部（１２）を有するため、該ファイバー（１０）にて織った織物が水や汗を吸収する時、該中空部（１２）によって水や汗がファイバーにしみ込むことができるので、該織物は優れた吸水性を現すことができる。一方、該織物を干しようとする場合、汗（水）が該中空部（１２）にて排出する可能であるので、迅速的に干す効果を達成できる。さらに、該ファイバー（１０）には、Ｔ字形ローブ（１１）を有すると共に、ファイバー（１０）同士における隙間を保有することにより、過度に堆畳する現象を防止し、優れた吸水性を有すると共に、迅速的に干すこと効果を達成できる。

図４に示すように、本発明に係わる４Ｔ型断面を有するファイバーは、加工処理にて２次元（dimension）ののこぎり状に形成されることができ、又、図５に示すように、加工処理にて３次元（dimension）のらせん状に形成してもよい。加工処理にて形成される形状は、前記形状に限らず、他の巻き回し形状に形成してもよい。

図６に示すように、図１に示したファイバー（１０）を製造するための糸射出プレート（２１）の実施例は、４つのＴ字形スリット（２１１）を有し、各Ｔ字形スリット（２１１）が直線状のキャップ（２１２）と足部（２１３）を有し、各足部（２１３）の末端が互いに離隔して接続していない状態である。

前記キャップ（２１２）の幅は、０．０５〜０．０９ｍｍであり、長さは、０．３０〜０．６０ｍｍであり、前記足部（２１３）の幅は、０．０３〜０．０８ｍｍであり、長さは、０．５０〜０．８０ｍｍであり、相隣する足部（２１３）同士の末端距離（Ｄ）は、０．０２〜０．０５ｍｍである。

前記スリット（２１１）の足部（２１３）は、互いに接続していないが、該足部（２１３）から射出したポリマーの膨張によって図１に示した４Ｔ型断面を有するファイバー（１０）を得る。本発明は、足部を接続する従来技術（例えば、特許文献１）と比べて、長時間の糸射出後、本発明の糸射出プレート（２１）におけるスリット（２１１）の足部（２１３）の末端は、摩損現象を生じないため、作業をスムーズに進めることができる。

前記糸射出プレート（２１）にて溶融状態であるポリマー（例えばポリエステルポリマー）をスリット（２１１）から射出し、急冷、延伸、熱定型、冷却、しわ、オイル、乾燥、カット、集束などのステップにより、図１に示したファイバー（１０）を製造する。

図７及び図８に示すように、本発明の糸射出プレート（２２、２３）は、異なる様式であってもよく、即ち糸射出プレート（２２、２３）のスリットの形状は、変形することができ、例えば、キャップは直線状だけではなく、湾曲状に形成してもよい。

次に、本発明の試験例と比較例と比較してその物理特性を下記方法にて測定する。

１、繊維度（繊維の太さ）測定方法：（ＣＮＳ１３７５６の繊維度測定方法）
若干のファイバーサンプルを金属ブラシによってスムーズに整理した後、ステージに設置し、次に該ファイバーサンプルを適当な引張力でまっすぐに引張った後、ゲージにて押圧し、そしてナイフで該ファイバーサンプルを３０ｍｍの長さで切り分け、３００本の短いファイバー（繊維がより短い場合、合計長さが９０００ｍｍの繊維本数を取る）を一組とし、その質量を測量することにより、ファイバーのデニール値（ｄ’）を求める。他に測定しだす平衡水分率（equilibrium moisture regain）を使用しながら、下記の式（５）にて標準繊維デニール値（ｄ）を算出しだす。試験回数は５回であり、小数点以下の一位数字までその平均値を求める。
式５：標準繊維デニール値(d) = d’×（（１００＋Ｒｃ）／（１００＋Ｒｅ））
その中、ｄ’は、測定デニール値であり、Rcは、所定水分率（％）であり、Reは、平衡水分率（％）である。

２、中空率は、光学顕微鏡にて一本のファイバーを４００倍に拡大し、そして２０本のファイバーにおける中空総面積と一本のファイバーにおける断面総面積の比較平均値を測定することにより算出しだす。

３、断面異型度は、光学顕微鏡にて一本のファイバーを４００倍に拡大し、そして外接円の半径（Ｒ）と内接円の半径（ｒ）を測定し、下記の式（６）にて断面異型度を求める。
式（６）：断面異型度=R/r

４、含水量測定（/グラム）
５グラム（Ｇ１）のサンプルを用意し、該サンプルをフィルタを有する容器に置き込みながら、水中で１０分間放置した後、該サンプルを水中から取り出し、水が漏りださないように該サンプルの重量（Ｇ２）を測る。下記数式（７）にてサンプルの各グラムの含水量を計算する。
式（７）：(Ｇ２-Ｇ１)/Ｇ１＝各グラムの含水量

［試験例］
溶融状態のポリエステルを図６に示す糸射出プレートにて射出し、風速４０ｎｍ/ｈｒの気流にて空冷し、糸織り速度７００ｍ/ｍｉｎにて糸を形成し、該糸を２，８９倍の率で延伸しながら、１６０℃で定型処理し、そして冷却、しわ、オイル、乾燥、カット、集束などのステップにより、３Ｄ*５１ｍｍの本発明の４Ｔ型断面を有するファイバーを得る。その特性は、下記表１及び表２に記載する。

［比較例］
前記試験例のステップと同様に、溶融状態のポリエステルを円形スリットを有する従来の糸射出プレートから射出し、３Ｄ*５１ｍｍの比較ファイバーを得る。該比較ファイバーの断面は、円形であり、その特性は、下記表１及び表２に記載する。

表１：本発明の試験例と従来の比較例との特性比較表。

表２：本発明の試験例と従来の比較例との吸水性比較表。

前記表１及び表２によると、本発明に係わる４Ｔ型断面を有するファイバーは、従来の円形断面を有するファイバーより優れた物理特性と吸水性を有することが明らかに分かる。

１０ファイバー
１１Ｔ字形ローブ
１１１足部
１１２キャップ
１２中空部
２１糸射出プレート
２１１スリット
２１２キャップ
２１３足部
２２糸射出プレート
２３糸射出プレート
θ 開口の幅
Ｒ外接円の半径
ｒ内接円の半径

Claims

４つのＴ字形ローブ（lobe）を含み、各Ｔ字形ローブは、キャップ（cap）と足部（leg）を有し、各Ｔ字形ローブの足部が所定の間隔にてファイバーの中心に連接されることにより、隣接したＴ字形ローブの間に開口タイプの中空部が形成されるファイバーであって、
該ファイバーは、下記数式（１）〜（４）を満足し、
式（１）：０．８≦デニール値≦２０
式（２）：１０°≦θ≦６０°
式（３）：１０％≦中空率≦３０％
式（４）：２≦断面異型度（Ｒ/ｒ）≦６
その中、θは、該中空部における開口の幅範囲に示し、Ｒは、該ファイバーに対する外接円の半径に示し、ｒは、該ファイバーに対する内接円の半径に示すことを特徴とする、４Ｔ型断面を有するファイバー。
前記中空率は、１５〜３０％であることを特徴とする請求項１に記載の４Ｔ型断面を有するファイバー。
前記中空率は、１５〜２５％であることを特徴とする請求項２に記載の４Ｔ型断面を有するファイバー。
前記断面異型度は、２〜５であることを特徴とする請求項１に記載の４Ｔ型断面を有するファイバー。
前記断面異型度は、２．５〜４．５であることを特徴とする請求項４に記載の４Ｔ型断面を有するファイバー。
前記開口の幅範囲は、１５°〜４５°であることを特徴とする請求項１に記載の４Ｔ型断面を有するファイバー。
前記ファイバーは、ポリエステルであることを特徴とする請求項１に記載の４Ｔ型断面を有するファイバー。
請求項１に記載の４Ｔ型断面を有するファイバーを製造するために用いられる糸射出プレートであって、４つのＴ字形スリットを有し、各Ｔ字形スリットがキャップと足部を有し、各Ｔ字形スリットの足部の末端が互いに離隔して接続していない状態であることを特徴とする糸射出プレート。
請求項１に記載の４Ｔ型断面を有するファイバーを製造する方法であって、請求項８に記載の糸射出プレートにて溶融状態のポリエステルを射出するステップを含むことを特徴とする製造方法。