JP2854093B2 - 偏平繊維及びその製造方法 - Google Patents

偏平繊維及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 (発明の分野) 本発明は偏平繊維及びその製造方法に関し、更に詳し
くは断面方向の異方性が極めて大きい改良された偏平繊
維及びその製造方法に関する。
(従来技術) 偏平繊維は古くから知られており、ドライ感・シャリ
感のある独特の風合い、更にはドレープ性・易染性に優
れているため、ファッションの多様化・個性化の進んだ
今日常用されつつある。こうした、ニーズに対応するた
め、紡糸工程を利用して、更に新たな偏平繊維及び異形
断面繊維の研究開発も活発に行なわれている(例えば、
特開昭58−18435号公報,特開昭59−100713号公報,特
開昭59−106510号公報,特公昭60−24847号公報,特開
昭60−173116号公報,特開昭61−113819号公報,特開昭
61−186511号公報,特開昭61−194216号公報,特公昭62
−1015号公報,特開昭62−21827号公報,特開昭63−196
776号公報等)。
しかしながら、これらの試みは、まだ従来の偏平繊維
の範疇を脱しきれていない。と言うのも、これらの提案
では、単一のポリマーについて、紡糸工程から一貫し
て、断面方向の異方性を本質的に追及するものは皆無に
等しいからである。一方、断面方向の異方性を有する繊
維は、異なるポリマー例えばPET(ポリエチレンテレフ
タレート)とPBT(ポリブチレンテレフタレート),PET
とNY−6,NY−66、あるいは同じPETでも重合度の異なる
ポリマーのサイド・バイ・サイド型複合繊維が代表的で
ある。しかしながら、この方法は装置が複雑となり、コ
ストが高いという問題がある。同一ポリマーでの断面方
向に異方性を付与する試みは、特願昭59−244588号公報
に見られる。ただこの場合、2つの異なる流速差を吐出
孔内にて発生させ(以下、脈動紡糸と呼称する)紡糸時
の応力を流速の遅い流れに偏在化させる技術であるのみ
である。
又、ステープルファイバー用の原糸の製造で使用され
ている異方冷却紡糸においては、得られる捲縮が大味な
ものとなり、衣料用素材としては、特に有用なものとは
なり得なかった。
以上の如く、単一ポリマーを用いて紡糸工程を利用し
て得たフィラメントにおいて、その長手方向の配向差が
なく、断面方向に有用な配向差を有するフィラメントか
ら構成される繊維は、実質的に存在しなかった。
(発明の目的) 本発明の目的は、従来の偏平繊維に較べて、熱処理に
より極めて大きい嵩高性を発現し、しかも染色斑の懸念
がなく、軽量感,シャリ感,清涼感に富んだ偏平繊維を
提供することにある。
(発明の構成) 本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した
結果、極めて薄い形状を有し、断面内の配向分布がある
所定の領域にあるフィラメントからなる超偏平繊維で、
かつそのマルチフィフメントの収縮率が充分に大きい繊
維が必要であること、更に、この繊維を得るためには、
極めて薄い形状の吐出孔を有する紡糸口金より、溶融重
合体を極めて薄く押し出し、急激に冷却して冷却固化
後、ある特定の速度で引き取る必要がある事を知った。
かくして、本発明によれば、 (1)単一のポリエステル重合体からなり、下記〜
の条件を同時に満足する偏平断面のフィラメントから構
成されることを特徴とするワカメ状形態を呈する偏平繊
維。
該フィラメントの偏平比(長軸/短軸の比)が少なく
とも8以上であること。
該フィラメントの長軸方向における複屈折率が下記
(I)及び(II)を満足すること。
40×10-3≦(ΔnA+ΔnB)/2≦120×10-3 …(I) 5×10-3≦ΔnA−ΔnB≦50×10-3 …(II) (2)溶融ポリエステル重合体を吐出孔形状が長方形で
ある紡糸口金より押し出し、冷却固化後捲き取って偏平
繊維を得るに当たり、該吐出孔の長軸と短軸との比が少
なくとも40以上の紡糸口金を通して該溶融ポリエステル
重合体を280℃以下の温度で押し出しつつ急冷して固化
させた後少くとも2000m/分以上の引取速度で引き取り、
一旦捲き取って延伸熱処理するか及び/又は一旦捲き取
ることなく連続的に延伸熱処理することを特徴とする請
求項1記載のワカメ状形態を呈する偏平繊維の製造方
法。
が提供される。
本発明の偏平繊維は、前記(II)式で示されるよう
に、断面方向の異方性が充分に大きいため、その断面の
長軸方向において、収縮率の分布が大きい。従って、熱
処理により、中心部が外側の部分より極めて大きく収縮
する。その結果第2図に示すように、その形態は、あた
かも海藻の「ワカメ」の如き形態を呈するという従来の
偏平繊維では見られなかったユニークな特徴がある。こ
のことを実現させるためには、以下の特性を同時に満足
する必要がある。
まず、フィラメントの偏平比(長軸/短軸の比)は、
第2図(a)に示すようにA1/B1が少なくとも8以上、
好ましくは10以上が必要である。偏平比が8未満の場合
は有用な断面方向の異方性に起囚する収縮差が生じない
ため、“ワカメ”構造が発生しない。この偏平率が大き
い程、「ワカメ」構造の生成が顕著であるがその反面、
偏平比が25を越えると、繊維としての力学的性質が低下
し、実用上の問題も生じやすく、さらに紡糸性も大きく
低下するので好ましくない。従って、力学的性質をも満
足する意味で偏平率としては、8〜25が好ましく、特に
10〜20が最も好ましい結果を与える。尚、第2図(b)
は従来の偏平繊維の平面図である。
次に、断面方向の異方性は、複屈折率で、以下の関係
を満足する必要がある。
40×10-3≦(ΔnA+ΔnB)/2≦120×10-3 …(I) 5×10-3≦ΔnA−ΔnB≦50×10-3 …(II) ここで、(ΔnA+ΔnB)/2は、偏平繊維自体の平均複
屈析率を表わす。(ΔnA+ΔnB)/2が40×10-3未満の場
合は繊維自体の平均複屈折率が低過ぎて強度が低く、実
用上問題が生じやすく好ましくない。又、(ΔnA+Δ
nB)/2が120×10-3を超える場合は、繊維の強度が充分
であるが、その反面、偏平繊維の特性であるドレープ性
が低下し、又、断面方向の異方性も不充分となり「ワカ
メ」構造の発現が少なくなる。これに対して、(ΔnA
ΔnB)は、断面方向の異方性の尺度となる。
(ΔnA−ΔnB)が、5×10-3未満の場合は、断面方向
の異方性が小さく、充分な「ワカメ」構造が発生しな
い。一方、(ΔnA−ΔnB)が50×10-3を越える場合は、
異方性が大きくなって、「ワカメ」構造の発生には好ま
しいが、その反面繊維自体の平均の複屈折率が低下し、
実用面の問題が生じやすい。更には、紡糸時・延伸時の
糸切れが発生しやすく生産性という観点からも好ましく
ない。「ワカメ」構造の発現は、繊維自体の収縮率にも
依存する。繊維自体の収縮率が充分に大きいと、断面方
向の異方性が、より有効に取り出すことができる。マル
チフィラメントの収縮率は6%以上、好ましくは10%以
上に設定すると、良好な「ワカメ」構造が発生し、好ま
しい結果を与える。
第3図(a)は、本発明の偏平繊維の長軸方向の複屈
折率の分布状態を、同(b)は従来の偏平繊維のそれを
示す。
このような特性を有する偏平繊維は、例えば以下のプ
ロセスによって得ることができる。
すなわち、単一の溶融重合体を吐出孔形状が長方形の
紡糸口金より押し出すに当り、第4図(a)に示すよう
に該吐出孔の長軸と短軸との比L1/W1が少なくとも40以
上の極めて薄いスリットを通して、極めて薄いポリマー
流として押し出す必要がある。長軸と短軸との比が40未
満の吐出孔の場合は、吐出孔から押し出されるポリマー
流は、それ程薄くはならず、結果的に捲き取られる繊維
の偏平率自体も8未満となるので、断面方向の異方性が
不充分となり、満足すべく結果は得られない。この点か
ら長軸と短軸の比が40以上、更に好ましくは40〜100の
吐出孔を用いると、好ましい結果を与える。
尚、第4図(b)は従来のスリットの平面図である。
次に、吐出孔より押し出された極めて薄い溶融ポリマ
ー流を急冷して冷却固化後、少なくとも2000m/分以上の
速度で引き取る必要がある。これは、断面方向の異方性
をより有効にする事を目的とするものである。急冷する
方法としては、紡糸口金の温度を280℃以下とすると共
に、押し出されたポリマー流の囲りの温度を低くする方
法を用いる。この場合、極めて薄く押し出しても、引き
取り速度が2000m/分未満の場合には、断面方向の異方性
による断面方向の有用な収縮差を取り出すことができな
い。特に、2500m/分以上で引き取るとき、より好ましい
結果が得られる。引き取られた未延伸糸には、必要に応
じて、延伸熱処理を施し、実用的な力学的特性を有する
繊維とする。
この延伸熱処理においては、一旦パッケージに捲き取
り、その後延伸熱処理する(いわゆる別延方式)、ある
いは一旦パッケージに捲き取る事なく連続的に延伸熱処
理する(いわゆる直延方式)方法の両者を採用できる。
本発明で用いる重合体とは、通常の溶融紡糸で採用さ
れる重合体、例えばナイロン6及びナイロン66,PBT(ポ
リブチレンテレフタレート),PET(ポリエチレンテレフ
タレート)等を意味する。
これらの重合体にあって、特にPETがより好ましい結
果を与える。この際PET自体繊維形成能がある限り、例
えば重合度あるいは添加剤等、何ら制限をする必要はな
い。
(発明の作用・効果) 本発明の偏平繊維は、前述のように断面方向の異方性
が充分に大きいため、その断面の長軸方向において、収
縮率の分布が大きい。従って、熱処理により、中心部が
外側の部分より極めて大きく収縮する。その結果その形
態は、あたかも海藻の「ワカメ」の如き形態を呈すると
いう従来の偏平繊維では見られなかったユニークな特徴
がある。
したがって、本発明の偏平繊維は、従来の偏平繊維の
特性に加えて、熱処理によりその形状があたかも海藻の
「ワカメ」の如き様相を呈するので、極めて軽量感に富
み、しかも清涼感の大きい素材が容易に得られ、その工
業的意味は極めて大きい。
(実施例) 以下、本発明を実施例にて、更に詳細に説明する。
尚、実施例で用いる物性は、下記の方法で測定したもの
である。
(1)フィラメントの偏平比 マルチフィラメントの任意の断面について、300倍の
倍率で断面写真をとり、偏平フィラメントの長軸の長さ
(A1)と短軸の長さ(B1)を測定し、その比より偏平比
を求めた。(測定は、n(測定回数)=5でその平均を
採用した) 偏平比=A1/B1 (2)断面方向の配向分布 「繊維・高分子測定法の技術」(繊維学会編,朝倉書
店出版)の記載の方法の中で、ベレックコンペンセータ
ー法で、白色光による測定で長軸方向の以下の部分の複
屈折率を求めた。
尚、この際、偏平フィラメントの厚みは一定として測
定した。
ΔnA:r/R=0.9の配置におけるフィラメントの複屈折率 ΔnB:r/R=0.0の配置におけるフィラメントの複屈折率 (3)マルチフィラメントの沸水収縮率 マルチフィラメントの「カセ」をつくり、この「カ
セ」を沸水中で荷重をかけないで30分間処理した時の収
縮率を下記より求めた。
沸水収縮率(%)={(10−11)/10}×100 (4)マルチフィラメントの強度・伸度 通常の引張り試験機を用いて、温度25℃,湿度60%
で、常法にて求めた。
(5)「ワカメ」の発生状況 マルチフィラメントを熱水中に入れて30分間処理し、
風乾後、70倍の顕微鏡写真で側面を観察した。処理され
た偏平繊維は凹凸を有する側面形態を有しており、その
凹部の単位長さ当りの個数を数えて、「ワカメ」発生の
良い悪しを判定した。
(6)染着性及び風合い 得られたマルチフィラメントを筒編みし、分散染料を
使用して常法で染色し、水洗乾燥後、180℃で1分間セ
ットし、評価用の試料とした。
評価は肉眼及び触感で行った。
[実施例] 極限粘度[η]が0.64のポリエチレンテレフタレート
(艶消し剤として、TiO2を0.07重量%含有)を溶融し、
紡糸温度300℃にて、長方形の吐出孔を12個有する紡糸
口金を通して押し出した。この時、パック周り温度を29
0℃、口金面温度を280℃と通常の条件より急冷状態とし
て押し出した。この際、吐出孔の寸法及び吐出量を第1
表に示すように、変化させて行った。押し出されたポリ
マー流を冷却風で冷却固化させた後、紡糸油剤を付与
し、第1表に示す速度で捲き取った。次いで、得られた
未延伸糸を第1表に示す延伸条件にて延伸熱処理し、75
de/12filの延伸糸を得た。
得られた延伸糸の特性を第2表に示す。
これより、ある特定のスリット状吐出孔より押し出し
急冷した後、ある特定の引き取り速度で捲き取った偏平
繊維のみ有用な「ワカメ」が発生することがわかる。
上記サンブル中、No.10について筒編みを行ない、染
色をし、更に、染色性・風合いについても調べた所、得
られた試料は、均一に濃色に染まり、軽くてシャリ感・
光沢に優れ、清涼感にあふれるタッチであった。
【図面の簡単な説明】
第1図は、沸水処理して得られる本発明偏平繊維の「ワ
カメ」状の形態を示す模式図(モノフィラメント)であ
る。 第2図(a)は、本発明の偏平繊維の断面の平面図、第
2図(b)は、従来の偏平繊維の断面図の略図で、A1
A2及びB1,B2はそれぞれ長軸,短軸を示す。 第3図(a)は、本発明の繊維の断面方向の異方性を示
す長軸方向の複屈折率分布を示す模式図、第3図(b)
は従来の偏平繊維の断面方向の異方性を示す複屈折率の
分布を示す模式図である。 第4図(a)は、本発明の偏平繊維を得るための吐出孔
の平面図、第4図(b)は従来の偏平繊維を得るための
吐出孔の平面図で、L1,L2及びW1,W2はそれぞれ長軸,
短軸を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−194114(JP,A) 特開 平2−19510(JP,A) 特開 昭58−18435(JP,A) 特公 昭57−8207(JP,B2)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】単一のポリエステル重合体からなり、下記
    〜の条件を同時に満足する偏平断面のフィラメント
    から構成されることを特徴とするワカメ状形態を呈する
    偏平繊維。 該フィラメントの偏平比(長軸/短軸の比)が少なく
    とも8以上であること。 該フィラメントの長軸方向における複屈折率が下記
    (I)及び(II)を満足すること。 40×10-3≦(ΔnA+ΔnB)/2≦120×10-3 …(I) 5×10-3≦ΔnA−ΔnB≦50×10-3 …(II)
  2. 【請求項2】溶融ポリエステル重合体を吐出孔形状が長
    方形である紡糸口金より押し出し、冷却固化後捲き取っ
    て偏平繊維を得るに当たり、該吐出孔の長軸と短軸との
    比が少なくとも40以上の紡糸口金を通して該溶融ポリエ
    ステル重合体を280℃以下の温度で押し出しつつ急冷し
    て固化させた後少くとも2000m/分以上の引取速度で引き
    取り、一旦捲き取って延伸熱処理するか及び/又は一旦
    捲き取ることなく連続的に延伸熱処理することを特徴と
    する請求項1記載のワカメ状形態を呈する偏平繊維の製
    造方法。
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