JP6946819B2 - Core sheath composite fiber - Google Patents
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Description
本発明は、過酷な条件下で使用した場合でも優れた撥水性を維持できる高耐久撥水素材に適した芯鞘複合繊維に関するものである。 The present invention relates to a core-sheath composite fiber suitable for a highly durable water-repellent material that can maintain excellent water repellency even when used under harsh conditions.
昨今、登山やトレッキング、ウインタースポーツ、競泳用水着などのスポーツ用途で用いる繊維製品には、高い撥水性能が求められている。特に、山岳用途や冬山などで使用する場合は、衣類内に浸透した水分により快適性が失われるばかりでなく、気温の低い環境では体温低下を招き、最悪の場合生命の危機にも及ぶ可能性がある。このため、これらの繊維製品には、あらゆるシーンにおいても大小の水滴を弾き、衣類内に水分を浸透させない高い撥水機能が求められており、過酷な環境下で長期間使用した際にでもこの性能が維持できることが必要になる。 Recently, textile products used for sports such as mountain climbing, trekking, winter sports, and swimwear for swimming are required to have high water repellency. In particular, when used in mountainous applications or in winter mountains, not only is the moisture permeating into the clothing uncomfortable, but it also causes a decrease in body temperature in a cold environment, which may endanger life in the worst case. There is. For this reason, these textile products are required to have a high water-repellent function that repels large and small water droplets and does not allow water to permeate into clothing in every scene, and even when used for a long period of time in a harsh environment, this is required. It is necessary to be able to maintain performance.
これらの撥水機能が付与された繊維製品では、繊維を織編み等し、布帛に仕立てた後に、繊維あるいは繊維製品の表層に撥水皮膜の形成が可能な、いわゆる撥水剤にて処理し、繊維製品に撥水機能を付与する撥水加工を施すことが行われている。 In textile products with these water-repellent functions, the fibers are woven and knitted to make a fabric, and then treated with a so-called water-repellent agent capable of forming a water-repellent film on the surface layer of the fibers or the textile products. , The textile product is subjected to a water-repellent treatment that imparts a water-repellent function.
この撥水加工では、炭素数が８以上のパーフロロアルキル基を有するフッ素系化合物である、いわゆるＣ８撥水剤がその撥水性能の高さから従来用いられてきた。しかしながら、Ｃ８撥水剤は、環境や人体への蓄積性、有害性が問題視されているペルフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ）等を副生することが指摘されるようになり、ＰＦＯＡフリーな炭素数を６以下のフッ素系撥水剤（Ｃ６撥水剤）や非フッ素系撥水剤への代替が加速している。 In this water-repellent treatment, a so-called C8 water-repellent agent, which is a fluorine-based compound having a perfluoroalkyl group having 8 or more carbon atoms, has been conventionally used because of its high water-repellent performance. However, it has been pointed out that C8 water repellents by-produce perfluorooctanoic acid (PFOA), which is considered to be harmful to the environment and the human body, and has a PFOA-free carbon number. Substitution to fluorine-based water repellents (C6 water repellents) of 6 or less and non-fluorine-based water repellents is accelerating.
一方、人体影響が少ないとされるＣ６撥水剤や非フッ素系撥水剤は、撥水皮膜における分子の規則配列が乱れやすく、種々の撥水処理条件やプロセスを適正化しないと、Ｃ８撥水剤に比べて初期の撥水性能ならびにその耐久性が十分なものにならない場合がある。このため、該撥水剤等を用いた撥水素材において、総合的な撥水性能や耐久性を高めるための技術の開発が盛んに行われている。 On the other hand, C6 water repellents and non-fluorine water repellents, which are said to have little effect on the human body, tend to disturb the regular arrangement of molecules in the water repellent film, and C8 repellent unless various water repellent treatment conditions and processes are optimized. The initial water repellency and its durability may not be sufficient compared to the liquid agent. For this reason, in water-repellent materials using the water-repellent agent and the like, the development of techniques for enhancing the overall water-repellent performance and durability is being actively carried out.
優れた撥水皮膜を形成させることを狙い薬剤組成やこれを強固に定着する加工条件やプロセス方法などの高次加工技術等の取り組みに加え、基材に特異な表面形態を形成させることで、物理的に撥水性能や耐久性を高める、いわゆるハスの葉効果を狙う繊維の異形断面化に関する技術の開示がある。 Aiming to form an excellent water-repellent film, in addition to efforts such as chemical composition, high-order processing technology such as processing conditions and process methods to firmly fix this, by forming a surface morphology peculiar to the base material, There is a disclosure of a technique for forming a deformed cross section of a fiber aiming at the so-called lotus leaf effect, which physically enhances water repellency and durability.
特許文献１では、微細な突起部を有した特殊な断面形状を利用した撥水性能向上を狙った技術が提案されている。
これは、繊維断面の外周凸部に基因して繊維間に多くの空気保有層が設けられ、このような状態の布帛にフッ素系撥水剤の付与により撥水性を施すものである。このような繊維により構成された布帛の表面に水滴を滴下した場合には、その表面と水滴との間に十分な空気層が形成され、この空気層をフッ素系撥水剤の効果により、水滴が布帛の表面を転がりやすくなるというものである。この微細な突起部による繊維周辺に存在する空気層の利用が、大きなポイントとなる技術である。
This is because a large number of air holding layers are provided between the fibers due to the outer peripheral convex portion of the fiber cross section, and the fabric in such a state is water-repellent by applying a fluorine-based water repellent. When water droplets are dropped on the surface of a fabric made of such fibers, a sufficient air layer is formed between the surface and the water droplets, and the water droplets are formed on this air layer by the effect of the fluorine-based water repellent. Makes it easier to roll on the surface of the fabric. Utilization of the air layer existing around the fiber by these fine protrusions is a technology that is a major point.
特許文献１では、繊維間の空隙を利用する撥水性能であり、撥水加工後の初期性能は高いものである。しかしながら、布帛へ加わるダメージにより繊維間空隙が変化することで撥水性能の低下を招く恐れがあり、高次加工工程等で糸ガイドや筬との擦過により、布帛および繊維が複雑な変形を受けるため、特許文献１に記載されるような特殊な断面の繊維では、その一部が破壊され、性能発揮に必要な空気保有層の維持ができなくなる場合がある。さらには、外周凸部などのへ繰り返し擦過が加わることにより、付着していた加工剤が脱落し、撥水性能が著しく低下してしまう可能性がある。
In
一方、摩擦によるフィブリル化を軽減する提案として特許文献２のように、撥水加工を施す布帛を、多葉フィラメント糸で構成し、この繊度と布帛等の織密度の関係を調整することで、糸糸間の自由度が大きくなり、摩耗による応力を受けても分散させることができるのでフィブリル化を軽減できるとのことである。
On the other hand, as a proposal to reduce fibrillation due to friction, as in
上述のとおり、撥水性能の向上には様々な提案がなされており、特許文献２においては、先端がシャープな葉をある規定の角度で断面に設けた多葉断面繊維と撥水剤の定着位置を制御することで、洗濯耐久性などの実用的な耐久性に優れたものとなる可能性があるが、撥水機能はそもそも撥水剤の性能に依存するものであり、昨今の撥水剤切り替えによる初期撥水機能の低下を解決することは困難であると考えられる。更には、先端がシャープな多葉断面繊維を活用する必要があるため、耐磨耗性を担保するためには織密度をルーズに調整する必要があり、布帛の耐水圧特性等を考慮すると、適用できる用途は限定的なものになる。また、着用の動作が激しいスポーツ衣料では、臀部や背中など繰返し強い擦過が加えられる部位が存在し、撥水性能に必要となる多葉断面の繊維が押しつぶれ、崩れることで撥水機能が大きく低下する可能性がある。加えて、擦過が繰返し加えられた部位では、断面が潰れた繊維や目ズレの影響により、布帛表面で光の拡散反射が起こることから、筋状の欠点や白ボケするなどの布帛の品位低下も起こる場合がある。
As described above, various proposals have been made for improving the water repellency, and in
このように従来提案されている特殊な断面の繊維においては、高次加工時や実使用での摩擦に対する耐久性が考慮されていないものが多く、実使用には課題の残るものであった。このため、これらの技術課題を解消した撥水性能における高い耐久性を維持できる原糸の開発が求められていた。 As described above, many of the fibers having a special cross section that have been conventionally proposed do not take into consideration the durability against friction during higher-order processing or in actual use, and there remains a problem in actual use. Therefore, there has been a demand for the development of a raw yarn capable of maintaining high durability in water repellency that solves these technical problems.
本発明は、従来技術の課題を克服し、過酷な使用環境下でも耐久性に優れた撥水性能を発現するとともに、高次加工の工程通過性や耐磨耗性に優れる衣料用テキスタイルを提供するのに適した芯鞘複合繊維に関するものである。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides a textile for clothing that overcomes the problems of the prior art, exhibits water repellency having excellent durability even in a harsh usage environment, and has excellent process passability and abrasion resistance in higher-order processing. It relates to a core-sheath composite fiber suitable for the process.
上記課題は、以下の手段により達成される。 The above task is achieved by the following means.
（１）少なくとも２種類以上のポリマーからなる芯鞘複合繊維の横断面形状において、芯成分の外周に広幅部を有した溝部が複数個存在し、該溝部入口幅（ＳＷｍｉｎ）と溝の広幅部幅（ＳＷｍａｘ）および芯成分径（Ｄ）に対する溝深さ（ＳＨ）が下記式を満たすことを特徴とする芯鞘複合繊維。 (1) In the cross-sectional shape of the core-sheath composite fiber made of at least two or more types of polymers, there are a plurality of groove portions having a wide portion on the outer periphery of the core component, and the groove portion inlet width (SWmin) and the groove wide portion A core-sheath composite fiber characterized in that the groove depth (SH) with respect to the width (SWmax) and the core component diameter (D) satisfies the following formula.
（ＳＷｍａｘ）／（ＳＷｍｉｎ）≧１．３ ・・・（式１）
０．１５≦（ＳＨ／Ｄ）≦０．２５ ・・・（式２）
（２）溝部の入口を形成する突起部が鋭角であり、かつ隣り合う突起部間の幅（Ｐｏｕｔ）と溝部の入口幅（ＳＷｍｉｎ）および、隣り合う突起部間の幅（Ｐｏｕｔ）と隣り合う溝の底面の幅（Ｐｍｉｎ）が下記式を満たすことを特徴とする（１）に記載の芯鞘複合繊維。
（Ｐｏｕｔ）／（ＳＷｍｉｎ）＝２〜１０ ・・・（式３）
（Ｐｏｕｔ）／（Ｐｍｉｎ）≧１．３ ・・・（式４）
（３）溝部の入口幅（ＳＷｍｉｎ）のバラツキ（ＣＶ％）が１．０％以上２０．０％以下であり、溝部の深さ（ＳＨ）のバラツキ（ＣＶ％）が１．０％以上２０．０％以下であることを特徴とする（１）または（２）記載の芯鞘複合繊維。
（４）上記（１）から（３）のいずれかに記載の芯鞘複合繊維の芯成分のみからなる特殊断面繊維。
（５）（１）から（４）のいずれかに記載の繊維を少なくとも一部に含んだ繊維製品。
(SWmax) / (SWmin) ≧ 1.3 ・ ・ ・ (Equation 1)
0.15 ≤ (SH / D) ≤ 0.25 ... (Equation 2)
(2) The protrusion forming the entrance of the groove has an acute angle, and is adjacent to the width between adjacent protrusions (Pout), the entrance width of the groove (SWmin), and the width between adjacent protrusions (Pout). The core-sheath composite fiber according to (1), wherein the width (Pmin) of the bottom surface of the groove satisfies the following formula.
(Pout) / (SWmin) = 2 to 10 ... (Equation 3)
(Pout) / (Pmin) ≧ 1.3 ・ ・ ・ (Equation 4)
(3) The variation (CV%) of the inlet width (SWmin) of the groove is 1.0% or more and 20.0% or less, and the variation (CV%) of the depth (SH) of the groove is 1.0% or more 20. The core-sheath composite fiber according to (1) or (2), wherein the content is 0.0% or less.
(4 ) A special cross-section fiber composed of only the core component of the core-sheath composite fiber according to any one of (1) to ( 3) above.
( 5 ) A textile product containing at least a part of the fiber according to any one of (1) to ( 4).
本発明の芯鞘複合繊維は、繊維製品としての使用時における曲げや擦れ等や繰り返し行われる洗濯や過酷な擦過が加わる使用環境下でも力学特性に加え、耐摩耗性と耐久性に優れた撥水性能を発揮できる衣料用テキスタイルを提供することができるものである。 The core-sheath composite fiber of the present invention has excellent wear resistance and durability in addition to mechanical properties even in a usage environment where bending and rubbing during use as a textile product, repeated washing and severe rubbing are applied. It is possible to provide textiles for clothing that can demonstrate water performance.
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。
本発明で言う芯鞘複合繊維とは、２種類のポリマーから構成されており、芯成分の断面において、広幅部を有した溝が複数存在している特殊な断面形態を有する繊維を言う。
Hereinafter, the present invention will be described in detail together with desirable embodiments.
The core-sheath composite fiber referred to in the present invention refers to a fiber composed of two types of polymers and having a special cross-sectional shape in which a plurality of grooves having a wide portion are present in the cross section of the core component.
本発明で言う特殊断面繊維とは、上記芯鞘複合繊維の芯成分のみからなり、図1に例示するような断面形態を有する繊維である。 The special cross-sectional fiber referred to in the present invention is a fiber composed of only the core component of the core-sheath composite fiber and having a cross-sectional shape as illustrated in FIG.
該芯鞘複合繊維を構成する成分としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、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、ポリフェニレンサルファイドなどの溶融成形可能なポリマーおよびそれらの共重合体が挙げられる。特にポリマーの融点は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。 Examples of the components constituting the core-sheath composite fiber include polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polypropylene, polyolefin, polycarbonate, polyacrylate, polyamide, polylactic acid, thermoplastic polyurethane, and polyphenylene sulfide. Examples thereof include melt-moldable polymers such as and copolymers thereof. In particular, it is preferable that the melting point of the polymer is 165 ° C. or higher because the heat resistance is good. In addition, the polymer contains various additives such as inorganic substances such as titanium oxide, silica and barium oxide, carbon black, colorants such as dyes and pigments, flame retardants, fluorescent whitening agents, antioxidants, and ultraviolet absorbers. You may be.
このような本発明の芯鞘複合繊維は、溶出操作前に織り編み等の高次加工を施した後、鞘成分を溶出することで得ることができる。この鞘成分の溶出に用いる溶剤に対して、芯成分が難溶出、鞘成分が易溶出となることが好ましく、用途に応じて芯成分を選定しておき、そこから用いることができる溶剤を鑑みて前述のポリマーの中から鞘成分を選定すると好適である。 Such a core-sheath composite fiber of the present invention can be obtained by subjecting a higher-order process such as weaving or knitting before the elution operation and then eluting the sheath component. With respect to the solvent used for elution of the sheath component, it is preferable that the core component is difficult to elute and the sheath component is easily eluted. Considering a solvent that can be used from the core component selected according to the application. Therefore, it is preferable to select the sheath component from the above-mentioned polymers.
芯鞘複合繊維の難溶出成分（芯成分）と易溶出成分（鞘成分）の溶剤に対する溶出速度比が大きいほど好適な組み合わせと言え、溶出速度比は１０倍以上が好ましく、３０００倍までの範囲を目安にポリマーを選択すると良い。より好ましくは１００倍以上で、さらに好ましくは１０００倍以上である。鞘成分としては、例えば、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出性を示すポリマーから選択することが好適である。特に鞘成分の溶出工程を簡易化するという観点では、鞘成分は、水系溶剤あるいは熱水などに易溶出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取扱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。 It can be said that the larger the elution rate ratio of the core-sheath composite fiber from the difficult-to-dissolve component (core component) and the easy-elution component (sheath component) to the solvent, the more suitable the combination. It is advisable to select a polymer based on. It is more preferably 100 times or more, and further preferably 1000 times or more. As the sheath component, for example, from a polymer that can be melt-molded such as polyester and its copolymer, polylactic acid, polyamide, polystyrene and its copolymer, polyethylene, and polyvinyl alcohol, and which exhibits easier elution than other components. It is preferable to select. In particular, from the viewpoint of simplifying the elution step of the sheath component, the sheath component is preferably a copolymerized polyester, polylactic acid, polyvinyl alcohol, etc., which easily dissolves in an aqueous solvent or hot water, and in particular, polyethylene glycol and sodium. It is preferable to use polyester or polylactic acid copolymerized with sulfoisophthalic acid alone or in combination from the viewpoint of handleability and easy dissolution in a low-concentration aqueous solvent.
また、本発明者らの検討では、水系溶剤に対する溶出性および溶出の際に発生する廃液の処理の簡易化という観点では、ポリ乳酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸が３ｍｏｌ％から２０ｍｏｌ％が共重合されたポリエステルおよび前述した５−ナトリウムスルホイソフタル酸に加えて重量平均分子量５００から３０００のポリエチレングリコールが５ｗｔ％から１５ｗｔ％の範囲で共重合されたポリエステルが特に好ましい。特に、前述した５−ナトリウムスルホイソフタル酸単独および５−ナトリウムスルホイソフタル酸に加えてポリエチレングリコールが共重合されたポリエステルにおいては、結晶性を維持しながらもアルカリ水溶液などの水系溶剤に対して易溶出性を示すため、加熱下で擦過が付与される仮撚り加工等においても、複合繊維間の融着等が起こらず高次加工通過性という観点から好適である。 Further, in the study by the present inventors, from the viewpoint of elution to an aqueous solvent and simplification of treatment of waste liquid generated at the time of elution, polylactic acid and 5-sodium sulfoisophthalic acid were copolymerized in an amount of 3 mol% to 20 mol%. In addition to the polyester and the above-mentioned 5-sodium sulfoisophthalic acid, a polyester in which polyethylene glycol having a weight average molecular weight of 500 to 3000 is copolymerized in the range of 5 wt% to 15 wt% is particularly preferable. In particular, in the polyester in which polyethylene glycol is copolymerized in addition to the above-mentioned 5-sodium sulfoisophthalic acid alone and 5-sodium sulfoisophthalic acid, it easily elutes from an aqueous solvent such as an alkaline aqueous solution while maintaining crystallinity. Since it exhibits properties, it is suitable from the viewpoint of high-order processing passability without causing fusion between composite fibers even in false twisting processing in which abrasion is applied under heating.
本発明の芯鞘複合繊維は、前述したポリマーからなる芯成分および鞘成分により図１に例示される繊維断面において、溝部（図1の1）が形成している必要がある。また、芯成分の断面に広幅部を有した溝が複数個存在し、該溝部入口幅（ＳＷｍｉｎ）と溝の広幅部幅（ＳＷｍａｘ）および芯成分径（Ｄ）に対する溝深さ（ＳＨ）が下記式を満たすことが必要であり、これらは以下のとおり求めるものである。
（ＳＷｍａｘ）／（ＳＷｍｉｎ）≧１．３ ・・・（式１）
０．１５≦（ＳＨ／Ｄ）≦０．２５ ・・・（式２）
すなわち、芯鞘複合繊維からなるマルチフィラメントをエポキシ樹脂などの包埋剤にて包埋し、この横断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で溝部が１０本以上観察できる倍率として２次元的に画像を撮影する。撮影された各画像から同一画像内で無作為に抽出した１０本の溝部に関して、溝部入口幅（ＳＷｍｉｎ）、溝の広幅部幅（ＳＷｍａｘ）および芯成分径（Ｄ）、溝深さ（ＳＨ）を単位μｍで測定し、小数点第２位以下を四捨五入するものである。以上の操作を１０回繰り返して撮影した１０画像について、それぞれの値の単純な数平均値とし、小数点第２位以下を四捨五入することでそれぞれの値を求めるものである。
The core-sheath composite fiber of the present invention needs to have a groove (1 in FIG. 1) formed in the fiber cross section exemplified by FIG. 1 by the core component and the sheath component made of the polymer described above. Further, there are a plurality of grooves having a wide portion in the cross section of the core component, and the groove depth (SH) with respect to the groove portion inlet width (SWmin), the groove wide portion width (SWmax), and the core component diameter (D) is determined. It is necessary to satisfy the following equations, which are calculated as follows.
(SWmax) / (SWmin) ≧ 1.3 ・ ・ ・ (Equation 1)
0.15 ≤ (SH / D) ≤ 0.25 ... (Equation 2)
That is, a multifilament made of a core-sheath composite fiber is embedded with an embedding agent such as epoxy resin, and the cross section of the multifilament is two-dimensionally imaged at a magnification at which 10 or more grooves can be observed with a scanning electron microscope (SEM). To shoot. For 10 grooves randomly extracted in the same image from each captured image, the groove entrance width (SWmin), the groove wide portion width (SWmax), the core component diameter (D), and the groove depth (SH). Is measured in units of μm and rounded off to the second decimal place. For 10 images taken by repeating the
本発明では、過酷な使用環境下でも耐久性に優れた撥水性能を発現するために、撥水加工剤に頼らない性能発揮と、撥水加工剤が落ちにくくするための２つのアプローチで鋭意検討を重ねた結果、前述した溝部形状のパラメータが重要であることを見いだしたのである。そもそも布帛の撥水は、布帛表面の表面張力を下げること狙い、フッ素系撥水剤を塗布して得られている。一方、自然界においては、蓮の葉に代表されるようにフッ素などの化学物質に頼らず、表面の微細な突起により、水滴と表面の間に空気層を取り込むことで撥水性能を得ている構造撥水である。この現象を利用し、極細繊維などを利用した様々な提案がこれまでなされているが、洗濯など外部からの力により構造が乱れ、性能低下を招く恐れがある。そこで我々は、繊維一本一本に空気層を取り込むことが出来る構造を安定的に形成するために、繊維に入口が狭く、奥が広くなっている特殊な溝を刻むことで、洗濯等の外部からの力でも構造を維持することに成功したのである。さらには、溝形状を維持することで、溝内部が外部からの擦過等を受けないことから溝内部に浸透した撥水加工剤などが脱落しにくく、性能維持を実現できたのである。その形状について、以下で詳しく、説明する。 In the present invention, in order to exhibit water-repellent performance having excellent durability even in a harsh usage environment, two approaches are taken, one is to demonstrate the performance without relying on the water-repellent treatment agent and the other is to prevent the water-repellent treatment agent from falling off. As a result of repeated studies, it was found that the above-mentioned groove shape parameters are important. In the first place, the water repellency of the cloth is obtained by applying a fluorine-based water repellent for the purpose of reducing the surface tension of the surface of the cloth. On the other hand, in the natural world, water repellency is obtained by taking in an air layer between water droplets and the surface by fine protrusions on the surface without relying on chemical substances such as fluorine as represented by lotus leaves. Structural water repellent. Various proposals using ultrafine fibers and the like have been made by utilizing this phenomenon, but there is a risk that the structure will be disturbed by an external force such as washing and the performance will be deteriorated. Therefore, in order to stably form a structure that allows the air layer to be taken into each fiber, we carve a special groove in the fiber that has a narrow entrance and a wide depth for washing, etc. It succeeded in maintaining the structure even with external force. Furthermore, by maintaining the groove shape, the inside of the groove is not scratched from the outside, so that the water-repellent processing agent that has permeated the inside of the groove does not easily fall off, and the performance can be maintained. The shape will be described in detail below.
本発明の芯鞘複合繊維においては、溝部入口幅（ＳＷｍｉｎ）と溝の広幅部幅（ＳＷｍａｘ）および芯成分径（Ｄ）に対する溝深さ（ＳＨ）が重要であり、第１の要件となる。
ここで、溝の広幅部幅（ＳＷｍａｘ）と溝部入口幅（ＳＷｍｉｎ）の比が１．３以上であることで、水滴が繊維に接触した際、溝の入口が狭いことで溝に水滴が入り込みにくく、さらには取り込まれている空気が、水滴を押し上げようと作用するため空気層を維持でき、撥水効果を得ることが出来るのである。好ましくは、１．５以上で、より好ましくは、１８以上である。
In the core-sheath composite fiber of the present invention, the groove inlet width (SWmin), the groove wide portion width (SWmax), and the groove depth (SH) with respect to the core component diameter (D) are important and are the first requirements. ..
Here, when the ratio of the wide portion width (SWmax) of the groove to the groove inlet width (SWmin) is 1.3 or more, when the water droplet comes into contact with the fiber, the groove inlet is narrow and the water droplet enters the groove. It is difficult, and the air taken in acts to push up the water droplets, so that the air layer can be maintained and the water repellent effect can be obtained. It is preferably 1.5 or more, and more preferably 18 or more.
また、芯成分径（Ｄ）と溝深さ（ＳＨ）の比が０．１５以上必要であり、水滴の自重や水圧がかかったとしても、溝の奥まで水滴が到達しなく、性能を維持するのである。なお、水滴侵入の観点からは、この値が大きければ大きいほど良いのであるが、溝を形成する突起部が外力を受けたときの変形や破壊で性能低下を招きかねないことから、本発明においては上限として０．２５以下とする。好ましくは、０．１７以上０．２２未満である。 Further, the ratio of the core component diameter (D) to the groove depth (SH) must be 0.15 or more, and even if the weight of the water droplet or the water pressure is applied, the water droplet does not reach the depth of the groove and the performance is maintained. To do. From the viewpoint of water droplet intrusion, the larger this value is, the better. Is 0.25 or less as the upper limit. Preferably, it is 0.17 or more and less than 0.22.
さらに、溝深さ（ＳＨ）も撥水性能に寄与するものであり、絶対値として、２μｍ以上が好ましく、さらに好ましくは３μｍ以上である。一般的に、雨粒の大きさは、繊維一本が１０〜２３μｍに対して、過大なものであり１００〜１０００μｍ程度である。そこで、繊維に付着した水滴は自重で溝に入り込み、溝の底面(底部)に達すると水滴が付着し、濡れる。しかしながら、溝が深い場合は、水滴の表面張力により押し上げられ濡れずに撥水性能を発揮する。ここで、水滴の表面張力を利用して撥水性能を発揮させるためには、上述の如く、溝深さは２μｍ以上が好ましいのである。 Further, the groove depth (SH) also contributes to the water repellency, and the absolute value is preferably 2 μm or more, more preferably 3 μm or more. Generally, the size of raindrops is about 100 to 1000 μm, which is excessive for one fiber of 10 to 23 μm. Therefore, the water droplets adhering to the fibers enter the groove by their own weight, and when they reach the bottom surface (bottom) of the groove, the water droplets adhere and get wet. However, when the groove is deep, it is pushed up by the surface tension of water droplets and exhibits water repellency without getting wet. Here, in order to exert the water-repellent performance by utilizing the surface tension of the water droplet, the groove depth is preferably 2 μm or more as described above.
次に、ここで言う溝部入口幅（ＳＷｍｉｎ）、溝の広幅部幅（ＳＷｍａｘ）、芯成分径（Ｄ）、溝深さ（ＳＨ）は以下のように求めるものである。
すなわち、溝部入口幅（ＳＷｍｉｎ）とは、繊維軸に対して垂直方向の繊維断面の、溝部の中心線に直交する長さを中心線に沿って外周部に向けて測定した際の最小箇所とする（図２の３）。また、溝の広幅部幅（ＳＷｍａｘ）（図２の４）とは、溝部の中心線に直交する長さを中心線に沿って外周部より繊維中心に向けて測定した際の最大箇所とする。突起部の外接円の直径を芯成分径（Ｄ）とする。また、溝深さ（ＳＨ）は、溝部中心線において、突起部外接円および溝部内接円との交点間距離を意味する（図３の５）。ここで言う外接円とは、芯鞘複合繊維の断面において突起部の先端に２点以上で最も多く外接する真円（図４の６）であり、内接円とは溝部の先端(底部)に２点以上で最も多く内接する真円（図４の７）を意味する。
Next, the groove inlet width (SWmin), the groove wide portion width (SWmax), the core component diameter (D), and the groove depth (SH) referred to here are obtained as follows.
That is, the groove inlet width (SWmin) is the minimum point when the length of the fiber cross section perpendicular to the fiber axis, which is orthogonal to the center line of the groove, is measured toward the outer peripheral portion along the center line. (3 in Fig. 2). Further, the wide portion width (SWmax) of the groove (4 in FIG. 2) is defined as the maximum point when the length orthogonal to the center line of the groove is measured from the outer peripheral portion toward the fiber center along the center line. .. The diameter of the circumscribed circle of the protrusion is defined as the core component diameter (D). Further, the groove depth (SH) means the distance between the intersections of the circumscribed circle of the protrusion and the inscribed circle of the groove on the center line of the groove (5 in FIG. 3). The circumscribed circle referred to here is a perfect circle (6 in FIG. 4) that circumscribes the tip of the protrusion most at two or more points in the cross section of the core-sheath composite fiber, and the inscribed circle is the tip (bottom) of the groove. It means the most inscribed circle (7 in FIG. 4) with two or more points.
本発明の芯鞘複合繊維では、鞘成分を溶出し、芯成分からなる突起形状を有した特殊断面繊維とする。この鞘成分の溶出では、一般に液流染色機等を活用して行われる場合が多く、その処理工程において、繊維は複雑な変形を繰り返し加えられることとなる。この場合、繊維最外層に形成された突起部は複雑な変形を繰り返し加えられることとなり、この力学的な耐久性が低い場合には、突起部が簡単に剥離してしまうことになる。このような場合、繊維の毛羽立ちによる風合いの低下はもとより、溝部形状による機能発現は非常に低下したものとなり、期待した効果が得られない場合があった。この耐久性を突き詰めると、突起部の可動範囲が大きいことに起因しており、突起部先端の幅と溝部の幅との関係に依存するものであり、本願発明の目的を満足する範囲として、Ｐｏｕｔ／ＳＷｍｉｎは２．０以上１０．０以下が好ましい。係る範囲であれば、前述した溶出処理中の耐久性はもとより、溶出後の突起部は自立して存在するため、溝部形状に依存した機能発現には非常に有効に働き、その繊維表層に形成された突起部（溝部）によって、様々な特性を発現させることが可能となる。このような観点を推し進めると、Ｐｏｕｔ／ＳＷｍｉｎの値は大きいほど耐久性に優れるものとなり、耐久性に優れた本発明の芯鞘複合繊維を製造することを考えると、Ｐｏｕｔ／ＳＷｍｉｎは３．０以上１０．０以下であることが好ましい。また、本発明の芯鞘複合繊維を比較的過酷な雰囲気下で使用されるスポーツのアウターや擦過が多いインナーに使用する場合には、Ｐｏｕｔ／ＳＷｍｉｎは４．０以上１０．０以下であることが特に好ましく、係る範囲であれば溝部に起因した性能が耐久性高く維持されることとなる。 In the core-sheath composite fiber of the present invention, the sheath component is eluted to obtain a special cross-sectional fiber having a protruding shape composed of the core component. The elution of the sheath component is generally performed by utilizing a liquid flow dyeing machine or the like, and in the treatment step, the fiber is repeatedly subjected to complicated deformation. In this case, the protrusions formed on the outermost layer of the fiber are repeatedly subjected to complicated deformation, and if the mechanical durability is low, the protrusions are easily peeled off. In such a case, not only the texture is lowered due to the fluffing of the fibers, but also the function expression due to the groove shape is greatly lowered, and the expected effect may not be obtained. This durability is due to the large movable range of the protrusion, which depends on the relationship between the width of the tip of the protrusion and the width of the groove. Pout / SWmin is preferably 2.0 or more and 10.0 or less. Within this range, not only the durability during the elution treatment described above, but also the protrusions after elution exist independently, so that it works very effectively for the function expression depending on the groove shape and is formed on the fiber surface layer. The formed protrusions (grooves) make it possible to express various characteristics. From this point of view, the larger the value of Pout / SWmin, the better the durability. Considering that the core-sheath composite fiber of the present invention having excellent durability is produced, Pout / SWmin is 3.0. It is preferably 10.0 or less. Further, when the core-sheath composite fiber of the present invention is used for a sports outer or an inner with a lot of abrasion used in a relatively harsh atmosphere, Pout / SWmin should be 4.0 or more and 10.0 or less. Is particularly preferable, and within such a range, the performance due to the groove is maintained with high durability.
また、この自立した突起部は擦過などの応力を付与した場合にも、突起部がほとんど可動することなく存在する。このため、突起部の力学的な劣化が起こりにくく、実使用時の耐久性にも大きく影響するのである。繊維表層に溝形状を有した特殊な断面の繊維（またはスリット繊維）の活用は、いくつか提案がなされている。しかしながら、長期間の使用など実用には課題が見られるものであった。これらの従来技術では、繰り返しの擦過や圧縮変形に対する配慮がなされているとは言いがたく、使い捨てのワイピングクロス等には適用できる可能性があるものの、繰り返し使用する衣料用途等には適用困難であった。つまり、外力により発生した突起部の剥離が毛羽立ちとなって、微細な毛玉の発生による風合いの悪化や発色性の低下に繋がり、適用するのが困難なのである。そして、何よりこれ等の繊維の特性は、突起部または溝部の存在に依存したものであるため、期待した性能は大きく低下し、長期使用には耐えないものであった。 Further, the self-supporting protrusions exist with almost no movement even when a stress such as scratching is applied. For this reason, mechanical deterioration of the protrusions is unlikely to occur, and the durability during actual use is greatly affected. Several proposals have been made for the utilization of fibers (or slit fibers) having a special cross section having a groove shape on the fiber surface layer. However, there are some problems in practical use such as long-term use. It is hard to say that these conventional techniques are considered for repeated rubbing and compression deformation, and although they may be applicable to disposable wipes and the like, they are difficult to apply to clothing applications that are used repeatedly. there were. That is, the peeling of the protrusions generated by the external force causes fluffing, which leads to deterioration of the texture and deterioration of the color development due to the generation of fine pills, which is difficult to apply. Above all, the characteristics of these fibers depend on the presence of protrusions or grooves, so that the expected performance is greatly reduced and the fibers cannot withstand long-term use.
一方で、この溶出後の耐久性に着目した突起部形状という観点では、突起部の形状が先端に向け細くなった形状が好適であるが、撥水性能に着目した場合は溝部に空気層を取り込む必要があることから、突起部先端の幅（Ｐｏｕｔ）と突起部底面の幅（Ｐｍｉｎ）の比（Ｐｏｕｔ／Ｐｍｉｎ）は１．３以上が好ましい。より好ましくは、２．３以上でありさらに好ましくは、２．８以上である。ここで言うＰｍｉｎとは突起部を挟んで隣り合う溝部の内接円との接点に相当する部分の点の距離（図５の９）を意味する。Ｐｏｕｔ／Ｐｍｉｎは、撥水性能の観点から大きい方が好ましいが、耐久性の観点で不利となることから、本発明においては、実施可能な上限値を５．０未満が好ましい。より好ましくは、４．５未満である。 On the other hand, from the viewpoint of the shape of the protrusion focusing on the durability after elution, the shape of the protrusion is preferably tapered toward the tip, but when focusing on the water repellency, an air layer is provided in the groove. Since it is necessary to take in, the ratio (Pout / Pmin) of the width (Pout) of the tip of the protrusion and the width (Pmin) of the bottom surface of the protrusion is preferably 1.3 or more. It is more preferably 2.3 or more, and even more preferably 2.8 or more. The term "Pmin" as used herein means the distance between the points (9 in FIG. 5) of the portion corresponding to the contact point with the inscribed circle of the groove portions adjacent to each other with the protrusion portion in between. Pout / Pmin is preferably large from the viewpoint of water repellency, but is disadvantageous from the viewpoint of durability. Therefore, in the present invention, the upper limit that can be implemented is preferably less than 5.0. More preferably, it is less than 4.5.
本発明の芯鞘複合繊維は、上述のとおり特殊な溝形状により撥水性能を発揮するのであり、該溝形状を維持することが耐久性の維持に必要な要件である。そのためにも、芯鞘複合繊維としていることで、撚糸工程や仮撚工程等の糸加工工程で糸断面に対しての強い変形を受けても、その後の溶出により所望の溝形状が得られるので好ましい。また、溝部入口の形状の輪郭（エッジ）が維持できることから好ましい。この輪郭を維持することは撥水性の維持にも大きく寄与し、溝の入口を形成する突起部分が鋭角であることが好ましい。ここで言う鋭角とは、数学上の鋭角と同義で突起部の繊維表面の辺と溝部の辺の成す角が９０ｄｅｇ以下のことをいう。好ましくは８０ｄｅｇ以下である。このように突起部分が鋭角となっていることで、溝部に水滴の侵入を抑制できると考えられる。更には、布帛形態においても布帛形成後に溶出するため、糸−糸間の隙間が適度に維持でき、空気層の確保により撥水性能の維持に寄与できるのである。 As described above, the core-sheath composite fiber of the present invention exhibits water repellency due to the special groove shape, and maintaining the groove shape is a necessary requirement for maintaining durability. For this reason, by using a core-sheath composite fiber, a desired groove shape can be obtained by subsequent elution even if the yarn is strongly deformed with respect to the yarn cross section in a yarn processing step such as a twisting step or a false twisting step. preferable. Further, it is preferable because the contour (edge) of the shape of the groove entrance can be maintained. Maintaining this contour also greatly contributes to maintaining water repellency, and it is preferable that the protrusion portion forming the entrance of the groove has an acute angle. The acute angle referred to here is synonymous with a mathematical acute angle and means that the angle formed by the side of the fiber surface of the protrusion and the side of the groove is 90 deg or less. It is preferably 80 deg or less. It is considered that the acute angle of the protruding portion can suppress the invasion of water droplets into the groove portion. Further, even in the form of a cloth, since it is eluted after the cloth is formed, the gap between the threads can be appropriately maintained, and the securing of an air layer can contribute to the maintenance of water repellency.
本発明の芯鞘複合繊維は、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、溶出成分を溶出して繊維表層に溝部を発生させ、様々な繊維製品とすることが可能である。また、本発明の芯鞘繊維は、未処理のままや部分的に溶出させるなどして繊維製品とすることも可能である。ここで言う繊維製品は、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も使用することができる。 The core-sheath composite fiber of the present invention is made into various intermediates such as a fiber winding package, tow, cut fiber, cotton, fiber ball, cord, pile, woven and knitted fabric, and a groove portion is formed on the fiber surface layer by eluting the eluted component. It can be generated and made into various textile products. In addition, the core-sheath fiber of the present invention can be made into a fiber product by being untreated or partially eluted. Textile products mentioned here 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, and wiping. It is also used for daily use such as cloth and health products, environmental and industrial materials such as polishing cloth, filters, harmful substance removal products, battery separators, and medical applications such as sutures, scaffolds, artificial blood vessels, and blood filters. be able to.
このような繊維製品への活用を想定した場合、基本的には繊維に対して、溶出操作をすることとなる。このため、本発明の芯鞘複合繊維においては、該繊維の断面において芯成分の面積比率が５０％から９０％とすることが好ましい。係る範囲であれば、例えば、織物とした場合でも、繊維間の空隙が適度となり、他の繊維と混繊するなどする必要なく使用することが可能となる。また、溶出処理時間を短縮するという観点では、鞘成分の面積比率を低くすることが好適であり、この観点では、芯成分の面積比率が７０％から９０％であることがより好ましく、８０％から９０％が特に好ましい。 Assuming that it is used for such textile products, basically, the fibers are subjected to an elution operation. Therefore, in the core-sheath composite fiber of the present invention, it is preferable that the area ratio of the core component is 50% to 90% in the cross section of the fiber. Within such a range, for example, even in the case of a woven fabric, the voids between the fibers become appropriate, and it can be used without the need for mixing with other fibers. Further, from the viewpoint of shortening the elution treatment time, it is preferable to reduce the area ratio of the sheath component, and from this viewpoint, the area ratio of the core component is more preferably 70% to 90%, more preferably 80%. 90% is particularly preferable.
本発明の芯鞘複合繊維においては、芯成分の面積比率が９０％を超えたものとすることも可能であるが、実質的に鞘成分が溝部を安定的に形成できる範囲として、比率の上限値を９０％とした。 In the core-sheath composite fiber of the present invention, the area ratio of the core component may exceed 90%, but the upper limit of the ratio is set as a range in which the sheath component can substantially stably form the groove portion. The value was 90%.
本発明の芯鞘複合繊維においては、鞘成分を溶出することにより特殊断面繊維を得るものであり、該特殊断面繊維では、溝部の光学的な効果による防透け効果も得ることが出来るのである。 In the core-sheath composite fiber of the present invention, a special cross-section fiber is obtained by eluting the sheath component, and the special cross-section fiber can also obtain a see-through effect due to the optical effect of the groove portion.
以上のような繊維の特性制御等は繊維表層に形成された特殊な形状の溝部によるものである。このため、溝部形状が安定した状態で存在することが重要であり、本発明の芯鞘複合繊維では、溝幅のバラツキ（ＣＶ％）が１．０％から２０．０％であることが好ましい。さらには、溝深さ（ＳＨ）のバラツキ（ＣＶ％）が１．０％から２０．０％であることが好ましい。 The control of fiber characteristics as described above is due to the specially shaped groove formed on the fiber surface layer. Therefore, it is important that the groove shape exists in a stable state, and in the core-sheath composite fiber of the present invention, the variation (CV%) in the groove width is preferably 1.0% to 20.0%. .. Furthermore, the variation (CV%) in the groove depth (SH) is preferably 1.0% to 20.0%.
ここで言う溝幅とは、溝部入口幅（ＳＷｍｉｎ）であり、図６に例示されるように特殊断面繊維の側面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で溝部が１０本以上観察できる倍率として画像を撮影する。撮影された各画像から同一画像内で無作為に抽出した１０本の特殊断面繊維の側面に形成された溝幅を測定した値が本発明で言う溝幅である。ここで、１本の特殊断面繊維で、１０本以上の溝部が観察できない場合には、他の特殊断面繊維を含めて合計で１０本以上の溝部を観察すれば良い。これら溝幅については、単位をμｍとして測定し、小数点第２位以下を四捨五入するものである。以上の操作を撮影した１０画像について、それぞれの画像で測定した値の単純な数平均値を求める。この溝幅のバラツキとは、測定した１００本の溝部について測定した溝幅の値から求めるものであり、溝幅の平均値および標準偏差から、溝幅バラツキ（溝幅ＣＶ％）＝（溝幅の標準偏差／溝幅の平均値）×１００（％）として算出される。以上の操作で測定した値を溝幅バラツキとし、小数点第２位以下を四捨五入するものである。なお、溝深さについては、前述の溝深さ（ＳＨ）の測定で測定した値を使用し、上述の溝幅バラツキ同様に算出する。 The groove width referred to here is the groove entrance width (SWmin), and as illustrated in FIG. 6, the image is viewed as a magnification at which 10 or more grooves can be observed on the side surface of the special cross-section fiber with a scanning electron microscope (SEM). Take a picture. The value obtained by measuring the groove width formed on the side surface of 10 special cross-section fibers randomly extracted in the same image from each photographed image is the groove width referred to in the present invention. Here, when 10 or more grooves cannot be observed with one special cross-section fiber, a total of 10 or more grooves including other special cross-section fibers may be observed. These groove widths are measured in units of μm and rounded off to the second decimal place. For the 10 images taken by the above operations, a simple number average value of the values measured in each image is obtained. This variation in groove width is obtained from the value of the groove width measured for 100 measured grooves, and from the average value and standard deviation of the groove width, the variation in groove width (groove width CV%) = (groove width). Standard deviation / average value of groove width) × 100 (%). The value measured by the above operation is used as the groove width variation, and is rounded off to the second decimal place. The groove depth is calculated in the same manner as the above-mentioned groove width variation by using the value measured in the above-mentioned groove depth (SH) measurement.
該溝幅のバラツキおよび溝深さのバラツキは、本発明の特殊な溝形状を起因とした性能のバラツキを担保するものである。本発明の芯鞘複合繊維に関しては、このバラツキの範囲が１．０％から２０．０％であることが好ましく、係る範囲であれば安定して機能を発現することができる。特に、溝形状による性能発揮を目的とする場合には、部分的に溝幅や溝深さが異なると、性能が変化するため、このバラツキが１．０％から１５．０％とすることがより好ましい。 The variation in the groove width and the variation in the groove depth ensure the variation in performance due to the special groove shape of the present invention. Regarding the core-sheath composite fiber of the present invention, the range of this variation is preferably 1.0% to 20.0%, and within such a range, the function can be stably exhibited. In particular, when the purpose is to demonstrate the performance by the groove shape, the performance changes when the groove width and the groove depth are partially different, so this variation may be set to 1.0% to 15.0%. More preferred.
本発明の芯鞘複合繊維の断面形状は、真円断面に加えて、短軸と長軸の比（扁平率）が１．０より大きい扁平断面はもとより、三角形、四角形、六角形、八角形などの多角形断面、一部に凹凸部を持ったダルマ断面、Ｙ型断面、星型断面等の様々な断面形状をとることができ、これらの断面形状によって、布帛の表面特性や力学特性の制御が可能となる。 In addition to the perfect circular cross section, the cross-sectional shape of the core-sheath composite fiber of the present invention is not only a flat cross section in which the ratio of the minor axis to the major axis (flatness) is greater than 1.0, but also a triangle, a quadrangle, a hexagon, and an octagon. Various cross-sectional shapes such as polygonal cross-sections such as, Dharma cross-section with uneven parts, Y-shaped cross-section, star-shaped cross-section, etc. can be taken. Control is possible.
本発明における芯鞘複合繊維は、高次加工における工程通過性や実質的な使用を考えると、一定以上の靭性を持つことが好適であり、繊維の強度と伸度を指標とすることができる。ここで言う、強度とは、ＪＩＳ Ｌ１０１３（２０１０年）に示される条件で繊維の荷重−伸長曲線を求め、破断時の荷重値を初期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。ここで、初期繊度とは、繊維の単位長さの重量を複数回測定した単純な平均値から、１００００ｍ当たりの重量を算出した値を意味する。 The core-sheath composite fiber in the present invention is preferably toughness of a certain level or higher in consideration of process passability and practical use in higher-order processing, and the strength and elongation of the fiber can be used as an index. .. The strength referred to here is a value obtained by obtaining a load-elongation curve of a fiber under the conditions shown in JIS L1013 (2010) and dividing the load value at break by the initial fineness, and the elongation is a value at break. It is the value obtained by dividing the elongation of by the initial trial length. Here, the initial fineness means a value obtained by calculating the weight per 10,000 m from a simple average value obtained by measuring the weight of the unit length of the fiber a plurality of times.
本発明の繊維の強度は、０．５〜１０．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度は５〜７００％であることが好ましい。本発明の繊維において、強度の実施可能な上限値は１０．０ｃＮ／ｄｔｅｘであり、伸度の実施可能な上限値は７００％である。また、本発明の芯鞘複合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、強度が１．０〜４．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度が２０〜４０％とすることが好ましい。また、使用環境が過酷であるスポーツ衣料用途などでは、強度が３．０〜６．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度が１０〜４０％とすることが好ましい。産業資材用途、例えば、ワイピングクロスや研磨布としての使用を考えた場合には、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、強度が１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、伸度１０％以上とすれば、拭き取り中などに繊維が切れて脱落などすることなくなるため、好適である。 The fiber strength of the present invention is preferably 0.5 to 10.0 cN / dtex, and the elongation is preferably 5 to 700%. In the fibers of the present invention, the feasible upper limit of strength is 10.0 cN / dtex, and the feasible upper limit of elongation is 700%. Further, when the core-sheath composite fiber of the present invention is used for general clothing applications such as inner and outer, it is preferable that the strength is 1.0 to 4.0 cN / dtex and the elongation is 20 to 40%. Further, in sports clothing applications where the usage environment is harsh, it is preferable that the strength is 3.0 to 6.0 cN / dtex and the elongation is 10 to 40%. When considering the use as an industrial material, for example, as a wiping cloth or a polishing cloth, it will be rubbed against an object while being pulled under a load. Therefore, when the strength is 1.0 cN / dtex or more and the elongation is 10% or more, the fibers do not break and fall off during wiping, which is preferable.
以上のように本発明の繊維では、その強度および伸度を目的とする用途等に応じて、製造工程の条件を制御することにより、調整することが好適である。 As described above, it is preferable to adjust the fiber of the present invention by controlling the conditions of the manufacturing process according to the application for the purpose of its strength and elongation.
以下に本発明の芯鞘複合繊維の製造方法の一例を詳述する。
本発明の芯鞘複合繊維は、２種類のポリマーを用い、特殊断面繊維成分（芯成分）と溶出成分（鞘成分）で溝部形成できるように配置して複合紡糸することにより製造可能である。ここで、本発明の芯鞘複合繊維を製糸する方法としては、溶融紡糸による複合紡糸が生産性を高めるという観点から好適である。当然、溶液紡糸などして、芯鞘複合繊維を得ることも可能である。ただし、芯鞘複合繊維を製糸する場合には、断面形状の制御に優れるという観点で、後述する複合口金を用いる方法とすることが好ましい。
An example of the method for producing the core-sheath composite fiber of the present invention will be described in detail below.
The core-sheath composite fiber of the present invention can be produced by using two kinds of polymers, arranging them so that a groove can be formed by a special cross-section fiber component (core component) and an elution component (sheath component), and performing composite spinning. Here, as a method for producing a core-sheath composite fiber of the present invention, composite spinning by melt spinning is suitable from the viewpoint of increasing productivity. Of course, it is also possible to obtain core-sheath composite fibers by solution spinning or the like. However, in the case of spinning the core-sheath composite fiber, it is preferable to use the composite base described later from the viewpoint of excellent control of the cross-sectional shape.
この芯鞘複合繊維は、従来公知の複合口金を用いて製造することは、特殊な溝形状とするための断面制御の点で非常に困難なことである。確かに、従来公知の分割複合繊維用口金を用いることでも原理的には製糸可能であるといえるが、本発明の重要な要件である特殊な溝形状の突起部分の間隔や溝深さを制御することは困難である。すなわち、従来公知の複合口金技術では、従来技術に見られる溝部が繊維内層まで入り込んだ形状となったり、開口部および溝深さ方向の安定的な制御が困難となったり、本発明の高次加工通過性や溶出後の耐久性に優れた特殊な溝形状の達成は難しく、本発明の目的を満足するには至らない場合が多い。 It is very difficult to manufacture this core-sheath composite fiber using a conventionally known composite base in terms of cross-sectional control for forming a special groove shape. Certainly, it can be said that yarn can be produced in principle by using a conventionally known mouthpiece for split composite fibers, but the spacing and groove depth of special groove-shaped protrusions, which are important requirements of the present invention, are controlled. It is difficult to do. That is, in the conventionally known composite base technique, the groove portion seen in the prior art has a shape that penetrates into the inner layer of the fiber, and stable control in the opening and groove depth directions becomes difficult. It is difficult to achieve a special groove shape having excellent process passability and durability after elution, and in many cases, the object of the present invention is not satisfied.
この点、前述した繊維の達成のため、本発明の芯鞘複合繊維の製造方法について鋭意検討し、図７に例示するような複合口金を用いた方法が、本発明の目的を達成するには好適であることを見出したのである。 In this regard, in order to achieve the above-mentioned fibers, the method for producing the core-sheath composite fiber of the present invention has been diligently studied, and the method using the composite base as illustrated in FIG. 7 is to achieve the object of the present invention. They found it to be suitable.
図７に示した複合口金は、上から計量プレート１０、分配プレート１１および吐出プレート１２の大きく３種類の部材が積層された状態で紡糸パック内に組み込まれ、紡糸に供される。ちなみに図７は、ポリマーＡ（芯成分）およびポリマーＢ（鞘成分）といった２種類のポリマーを用いるものであり、実施の形態の例示である。ここで、本発明の芯鞘複合繊維においては、ポリマーＢを溶出することによりポリマーＡからなる芯鞘複合繊維とする場合には、芯成分を難溶出成分、鞘成分を易溶出成分とすれば良い。図７の口金においては、繊維断面形態の制御に優れ、特にポリマーＡおよびポリマーＢの溶融粘度差に制約を設けることなく、製造を可能とするため、本発明の繊維を製造するのに好ましいのである。
The composite base shown in FIG. 7 is incorporated into a spinning pack in a state in which three types of members, a measuring
図７に例示した口金部材では、計量プレート１０が各吐出孔および芯と鞘の両成分の分配孔当たりのポリマー量を計量して流入し、分配プレート１１によって、単（芯鞘複合）繊維の断面における芯成分の断面形状を制御する。次いで、吐出プレート１２によって、分配プレート１１で形成された複合ポリマー流を圧縮して、吐出するという役割を担っている。複合口金の説明が錯綜するのを避けるために、図示されていないが、計量プレートより上に積層する部材に関しては、紡糸機および紡糸パックに合わせて、流路を形成した部材を用いれば良い。ちなみに、計量プレート１０を、既存の流路部材に合わせて設計することで、既存の紡糸パックおよびその部材がそのまま活用することができる。このため、特に該複合口金のために紡糸機を専有化する必要はない。
In the mouthpiece member illustrated in FIG. 7, the measuring
また、実際には流路−計量プレート間あるいは計量プレート１０−分配プレート１１間に複数枚の流路プレート（図示せず）を積層すると良い。これは、口金断面方向および単繊維の断面方向に効率よく、ポリマーが移送される流路を設け、分配プレート１１に導入される構成とすることが目的である。吐出プレート１２より吐出された複合ポリマー流は、従来の溶融紡糸法に従い、冷却固化後、油剤を付与され、規定の周速になったローラで引き取られて、本発明の芯鞘複合繊維となる。
Further, in practice, it is preferable to stack a plurality of flow path plates (not shown) between the flow path and the measuring plate or between the measuring
以下、図７に例示した複合口金を計量プレート１０、分配プレート１１を経て、複合ポリマー流となし、この複合ポリマー流が吐出プレート１２の吐出孔から吐出されるまでを複合口金の上流から下流へとポリマーの流れに沿って順次説明する。
Hereinafter, the composite base illustrated in FIG. 7 is treated as a composite polymer flow through the measuring
紡糸パック上流からポリマーＡおよびポリマーＢが、計量プレートのポリマーＡ用計量孔１３−１、およびポリマーＢ用計量孔１３−２に流入し、下端に穿設された孔絞りによって、計量された後、分配プレート１１に流入される。ここで、各ポリマーは、各計量孔に具備する絞りによる圧力損失によって計量される。この絞りの設計の目安は、圧力損失が０．１ＭＰａ以上となることである。一方、この圧力損失が過剰になって、部材が歪むのを抑制するために、３０．０ＭＰａ以下となる設計とすることが好ましい。この圧力損失は計量孔毎のポリマーの流入量および粘度によって決定される。例えば、温度２８０℃、歪速度１０００ｓ−１での粘度が、１００〜２００Ｐａ・ｓのポリマーを用い、紡糸温度２８０〜２９０℃、計量孔毎の吐出量が０．１〜５．０ｇ／ｍｉｎで溶融紡糸する場合には、計量孔の絞りは、孔径０．０１〜１．００ｍｍ、Ｌ／Ｄ（吐出孔長／吐出孔径）０．１〜５．０であれば、計量性よく吐出することが可能である。ポリマーの溶融粘度が上記粘度範囲より小さくなる場合や各孔の吐出量が低下する場合には、孔径を上記範囲の下限に近づくように縮小あるいは／または孔長を上記範囲の上限に近づくように延長すれば良い。逆に高粘度の場合や吐出量が増加する場合には、孔径および孔長をそれぞれ逆の操作を行えばよい。
After the polymer A and the polymer B flow into the polymer A measuring hole 13-1 and the polymer B measuring hole 13-2 of the measuring plate from the upstream of the spinning pack and are weighed by the hole drawing formed at the lower end. , Flows into the
また、この計量プレート１０を複数枚積層して、段階的にポリマー量を計量することが好ましく、２段階から１０段階に分けて計量孔を設けることがより好ましい。この計量プレートあるいは計量孔を複数回に分ける行為は、１０−５ｇ／ｍｉｎ／ｈｏｌｅオーダーの微細なポリマー流の制御が必要となる本発明の芯鞘複合繊維を得るには好適なことである。
Further, it is preferable to stack a plurality of the measuring
各計量孔１３から吐出されたポリマーは、分配プレート１１の分配溝１４（図８）に別々に流入される。分配プレート１１では、各計量孔１３から流入したポリマーを溜める分配溝１４とこの分配溝の下面にはポリマーを下流に流すための分配孔１５（図８）が穿設されている。分配溝１４には、２孔以上の複数の分配孔１５が穿設されていることが好ましく、複合繊維の断面形態は、吐出プレート１２直上の最終分配プレートにおける各分配孔１５の配置により制御することができる。図１０にこの分配孔の配置を例示しているが、芯成分用分配孔（図１０の１５−１）の間に鞘成分分配孔（図１０の１５−２）を配置することにより、芯成分分配孔から吐出された芯成分の間に挟まれるように鞘成分が設置され、本発明で必要となる特殊な溝形状が制御された芯鞘型に複合化されたポリマー流が形成される。この場合、鞘成分分配孔により溝部が形成されるため、そこから吐出するポリマー量および分配孔の配置により、溝形状を任意に制御することができる。
The polymer discharged from each measuring hole 13 separately flows into the distribution groove 14 (FIG. 8) of the
このような機構を有した複合口金は、前述したようにポリマーの流れが常に安定化したものであり、本発明の達成に必要となる超精密に断面が制御された芯鞘複合繊維の製造を可能とする。 As described above, the composite base having such a mechanism always stabilizes the flow of the polymer, and it is necessary to manufacture the core-sheath composite fiber whose cross section is controlled precisely, which is necessary for the achievement of the present invention. Make it possible.
本発明の芯鞘複合繊維を達成するには、前述のような新規な複合口金を採用することに加えて、断面の長時間安定性という観点では、芯ポリマー（ポリマーＡ）の溶融粘度ηＡと鞘ポリマー（ポリマーＢ）溶融粘度ηＢとの溶融粘度比（ηＢ／ηＡ）が０．１から２．０であることが好ましい。ここで言う溶融粘度とは、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、キャピラリーレオメーターによって、測定できる溶融粘度を指し、紡糸温度での同せん断速度の際の溶融粘度を意味する。本発明では複合断面の形態は、基本的に分配孔の配置により制御される。ただし、各ポリマーが合流し、複合ポリマー流を形成した後に縮小孔１７（図９）によって断面方向に大幅に縮小されることとなるため、長時間の製造を想定した場合には、ポリマーの吸湿による粘度変化等の経時的な変動を加味する必要があり、溶融粘度比を係る範囲すれば、これ等の変動が影響を与える可能性は小さく、安定に製造が可能となる。このような観点を推し進めると、より好ましい範囲としては、ηＢ／ηＡが０．１から１．０である。なお、以上のポリマーの溶融粘度に関しては、同種のポリマーであっても、分子量や共重合成分を調整することで、比較的自由に制御できるため、本発明においては、溶融粘度をポリマー組み合わせや紡糸条件設定の指標にしている。 In order to achieve the core-sheath composite fiber of the present invention, in addition to adopting the novel composite base as described above, from the viewpoint of long-term stability of the cross section, the melt viscosity ηA of the core polymer (polymer A) is used. The melt viscosity ratio (ηB / ηA) of the sheath polymer (polymer B) to the melt viscosity ηB is preferably 0.1 to 2.0. The melt viscosity referred to here refers to the melt viscosity of a chip-shaped polymer that can be measured by a capillary rheometer with a moisture content of 200 ppm or less by a vacuum dryer, and means the melt viscosity at the same shear rate at the spinning temperature. do. In the present invention, the form of the composite cross section is basically controlled by the arrangement of the distribution holes. However, after the polymers merge to form a composite polymer stream, the shrinkage holes 17 (FIG. 9) significantly reduce the size in the cross-sectional direction. Therefore, when long-term production is assumed, the polymer absorbs moisture. It is necessary to take into account changes over time such as changes in viscosity due to the above, and if the melt viscosity ratio is within the relevant range, there is little possibility that these changes will have an effect, and stable production will be possible. From this point of view, a more preferable range is ηB / ηA of 0.1 to 1.0. The melt viscosities of the above polymers can be controlled relatively freely by adjusting the molecular weight and copolymerization components of the same type of polymer. Therefore, in the present invention, the melt viscosities can be controlled by polymer combination or spinning. It is used as an index for setting conditions.
分配プレート１１から吐出された複合ポリマー流は、吐出プレート１２に流入する。ここで、吐出プレート１２には、吐出導入孔１６を設けることが好ましい。吐出導入孔１６とは、分配プレート１１から吐出された複合ポリマー流を一定距離の間、吐出面に対して垂直に流すためのものである。これは、ポリマーＡおよびポリマーＢの流速差を緩和させるととともに、複合ポリマー流の断面方向での流速分布を低減させることを目的としている。本発明においては、芯成分の最外層の溝形状の制御が重要であり、この複合ポリマー流の圧縮する場合に比較的歪みを受け易い最外層のポリマー流速の緩和のためには、この吐出導入孔１６を設けることが好適なことである。ポリマーの分子量を考慮する必要はあるものの、流速比の緩和がほぼ完了するという観点から、複合ポリマー流が縮小孔１７に導入されるまでに１０−１〜１０秒（＝吐出導入孔長／ポリマー流速）を目安として吐出導入孔１６を設計することが好ましい。係る範囲であれば、流速の分布は十分に緩和され、断面の安定性向上に効果を発揮する。
The composite polymer stream discharged from the
吐出導入孔１６および縮小孔１７を経て複合ポリマー流は、分配孔１５（図１０）の配置の通りの断面形態を維持して、吐出孔１８（図９）から紡糸線に吐出される。この吐出孔１８は、複合ポリマー流の流量、すなわち吐出量を再度計量する点と紡糸線上のドラフト（＝引取速度／吐出線速度）を制御する目的がある。吐出孔１８の孔経および孔長は、ポリマーの粘度および吐出量を考慮して決定するのが好適である。本発明の芯鞘複合繊維を製造する際には、吐出孔径Ｄは０．１〜２．０ｍｍ、Ｌ／Ｄ(吐出孔長／吐出孔径)は０．１から５．０の範囲で選択することが好適である。
The composite polymer flow is discharged from the discharge hole 18 (FIG. 9) to the spinning wire while maintaining the cross-sectional shape as arranged in the distribution hole 15 (FIG. 10) through the
溶融紡糸を選択する場合、芯成分および鞘成分として、例えば、ポリエチレンテレフタレート、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、ポリフェニレンサルファイドなどの溶融成形可能なポリマーおよびそれらの共重合体が挙げられる。特にポリマーの融点は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。 When melt spinning is selected, the core and sheath components include, for example, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polypropylene, polyolefin, polycarbonate, polyacrylate, polyamide, polylactic acid, thermoplastic polyurethane, Examples thereof include melt-moldable polymers such as polyphenylene terephide and copolymers thereof. In particular, it is preferable that the melting point of the polymer is 165 ° C. or higher because the heat resistance is good. In addition, the polymer contains various additives such as inorganic substances such as titanium oxide, silica and barium oxide, carbon black, colorants such as dyes and pigments, flame retardants, fluorescent whitening agents, antioxidants, and ultraviolet absorbers. You may be.
本発明の芯鞘複合繊維を紡糸するための好適なポリマーの組み合わせとしては、ポリエチレンテレフタレート、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、ポリアミド、ポリ乳酸、熱可塑性ポリウレタン、ポリフェニレンサルファイドをポリマーＡとポリマーＢで分子量を変更して使用し、一方をホモポリマーとして、他方を共重合ポリマーとして使用することが剥離を抑制するという観点から好ましい。 Suitable polymer combinations for spinning the core-sheath composite fiber of the present invention include polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polyamide, polylactic acid, thermoplastic polyurethane, and polyphenylene sulfide. It is preferable to use the polymer B with different molecular weights, one as a homopolymer and the other as a copolymer polymer from the viewpoint of suppressing peeling.
本発明における紡糸温度は、前述した観点から決定した使用ポリマーのうち、主に高融点や高粘度のポリマーが流動性を示す温度とすることが好適である。この流動性を示す温度とは、ポリマー特性やその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。これ以下の温度であれば、紡糸ヘッドあるいは紡糸パック内でポリマーが熱分解等することなく、分子量低下が抑制され、良好に本発明の芯鞘複合繊維を製造することができる。 It is preferable that the spinning temperature in the present invention is a temperature at which the polymer having a high melting point or a high viscosity mainly exhibits fluidity among the polymers used determined from the above-mentioned viewpoints. The temperature at which this fluidity is exhibited differs depending on the polymer characteristics and its molecular weight, but the melting point of the polymer is a guide and may be set at a melting point of + 60 ° C. or lower. When the temperature is lower than this, the decrease in molecular weight is suppressed without the polymer being thermally decomposed in the spinning head or the spinning pack, and the core-sheath composite fiber of the present invention can be satisfactorily produced.
本発明におけるポリマーの吐出量は、安定性を維持しつつ溶融吐出できる範囲として、吐出孔当たり０．１ｇ／ｍｉｎ／ｈｏｌｅから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。 The discharge amount of the polymer in the present invention may be 0.1 g / min / hole to 20.0 g / min / hole per discharge hole as a range in which melt discharge can be performed while maintaining stability. At this time, it is preferable to consider the pressure loss in the discharge hole that can ensure the stability of discharge. The pressure loss referred to here is preferably determined from the range of the discharge amount in relation to 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.
本発明に用いる芯鞘複合繊維を紡糸する際の芯成分（ポリマーＡ）と鞘成分（ポリマーＢ）の比率は、吐出量を基準に重量比で芯／鞘比率で５０／５０〜９０／１０の範囲で選択することができる。この芯／鞘比率のうち、芯比率を高めると芯鞘複合繊維の生産性という観点からは好適である。但し、芯鞘複合断面の長期安定性および特殊断面繊維を効率的に、かつ安定性を維持しつつバランス良く製造できる範囲として、この芯／鞘比率は、７０／３０〜９０／１０がより好ましい。さらに溶出処理を迅速に完了させ、させるという点までを考慮すると、８０／２０〜９０／１０が特に好ましい。 The ratio of the core component (polymer A) and the sheath component (polymer B) when spinning the core-sheath composite fiber used in the present invention is 50/50 to 90/10 in the core / sheath ratio in terms of weight ratio based on the discharge amount. Can be selected in the range of. Of these core / sheath ratios, increasing the core ratio is preferable from the viewpoint of productivity of the core-sheath composite fiber. However, the core / sheath ratio is more preferably 70/30 to 90/10 as long-term stability of the core-sheath composite cross-section and a range in which special cross-section fibers can be produced efficiently and in a well-balanced manner while maintaining stability. .. Further, considering the fact that the elution treatment is completed quickly, 80/20 to 90/10 is particularly preferable.
吐出孔から溶融吐出された糸条は、冷却固化され、油剤等を付与することにより集束し、周速が規定されたローラによって引き取られる。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るものである、本発明では、芯鞘複合繊維を安定に製造するという観点から、１００ｍ／ｍｉｎから７０００ｍ／ｍｉｎが好ましい範囲として挙げることができる。この紡糸された芯鞘複合繊維は、熱安定性や力学特性を向上させるという観点から、延伸を行うことが好ましく、紡糸した芯鞘複合繊維を一旦巻き取った後で延伸を施すことも良いし、一旦、巻き取ることなく、紡糸に引き続いて延伸を行うことも良い。 The yarn melted and discharged from the discharge hole is cooled and solidified, focused by applying an oil agent or the like, and is taken up by a roller having a specified peripheral speed. Here, the take-up speed is determined from the discharge amount and the target fiber diameter. In the present invention, from the viewpoint of stably producing the core-sheath composite fiber, the range is preferably 100 m / min to 7000 m / min. Can be mentioned as. The spun core-sheath composite fiber is preferably stretched from the viewpoint of improving thermal stability and mechanical properties, and the spun core-sheath composite fiber may be once wound and then stretched. It is also possible to perform stretching after spinning without winding up once.
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測定（ｔａｎδ）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。 As the drawing conditions, for example, in a drawing machine composed of a pair or more rollers, if the fiber is made of a polymer exhibiting thermoplasticity that can be melt-spun, the first roller is set to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature and lower than the melting point. According to the peripheral speed ratio of the second roller, which is equivalent to the crystallization temperature, the fiber is reasonably stretched in the fiber axis direction, and is thermally set and wound. Further, in the case of a polymer showing no glass transition, dynamic viscoelasticity measurement (tan δ) of the composite fiber may be performed, and a temperature equal to or higher than the peak temperature on the high temperature side of the obtained tan δ may be selected as the preheating temperature. Here, from the viewpoint of increasing the stretching ratio and improving the mechanical characteristics, it is also a preferable means to perform this stretching step in multiple stages.
この芯鞘複合繊維から溝部を形成するためには、易溶出成分が溶解可能な溶剤などに繊維を浸漬して鞘成分を除去すればよい。易溶出成分が、５−ナトリウムスルホイソフタル酸やポリエチレングリコールなどが共重合された共重合ポリエチレンテレフタレートやポリ乳酸等の場合には、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。この芯鞘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。 In order to form a groove from the core-sheath composite fiber, the sheath component may be removed by immersing the fiber in a solvent or the like in which an easily eluted component can be dissolved. When the easily eluted component is a copolymerized polyethylene terephthalate or polylactic acid in which 5-sodium sulfoisophthalic acid or polyethylene glycol is copolymerized, an alkaline aqueous solution such as an aqueous sodium hydroxide solution can be used. As a method of treating the core-sheath composite fiber with an alkaline aqueous solution, for example, the composite fiber or a fiber structure made of the composite fiber may be formed and then immersed in the alkaline aqueous solution. At this time, it is preferable to heat the alkaline aqueous solution to 50 ° C. or higher because the progress of hydrolysis can be accelerated. Further, if a fluid dyeing machine or the like is used, a large amount of processing can be performed at one time, so that the productivity is good, which is preferable from an industrial point of view.
以上のように、本発明の芯鞘複合繊維の製造方法を長繊維の製造を目的とした溶融紡糸法に基づいて説明したが、シート状物を得るのに適した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。 As described above, the method for producing the core-sheath composite fiber of the present invention has been described based on the melt spinning method for producing long fibers, but the melt blow method and the spunbond method suitable for obtaining a sheet-like material can also be used. Needless to say, it can be produced by a solution spinning method such as wet or dry wet.
本発明の芯鞘複合繊維を溶出操作した後、繊維製品として使用する場合、撥水加工を施しており、必要に応じて、制電、難燃、吸湿、制電、抗菌、柔軟仕上げ、その他公知の後加工を併用することができ、これら制電、難燃、吸湿、制電、抗菌、柔軟仕上げ剤などの機能加工剤の洗濯耐久性を向上させることも出来る。 When the core-sheath composite fiber of the present invention is used as a textile product after being eluted, it is water-repellent, and if necessary, antistatic, flame-retardant, hygroscopic, antistatic, antibacterial, flexible finish, etc. Known post-processing can be used in combination, and the washing durability of these functional processing agents such as antistatic, flame-retardant, moisture-absorbing, antistatic, antibacterial, and soft finishing agents can be improved.
本発明の繊維製品は、撥水度を４級以上とするのが好ましく、この撥水度は、主に撥水剤を施すことにより達成される。繊維製品に施す撥水剤は、シリコーン系、フッ素系等その他任意の撥水剤を用いることができる。撥水加工工程は、パディング法、スプレー法、コーティング法など特に限定されるものではない。 The textile product of the present invention preferably has a water repellency of 4th grade or higher, and this water repellency is mainly achieved by applying a water repellent. As the water repellent applied to the textile product, any other water repellent such as silicone-based or fluorine-based can be used. The water-repellent processing process is not particularly limited, such as a padding method, a spray method, and a coating method.
なお、撥水性能の耐久性を向上させるために、撥水剤に架橋剤を併用することが好ましい。架橋剤としては、メラミン系樹脂、ブロックイソシアネート系化合物（重合）、グリオキザール系樹脂およびイミン系樹脂などの少なくとも１種使用することができ、その架橋剤は特に限定されるものではない。 In addition, in order to improve the durability of the water repellent performance, it is preferable to use a cross-linking agent in combination with the water repellent agent. As the cross-linking agent, at least one kind such as a melamine-based resin, a blocked isocyanate-based compound (polymerization), a glioxal-based resin, and an imine-based resin can be used, and the cross-linking agent is not particularly limited.
以下実施例を挙げて、本発明の芯鞘複合繊維について具体的に説明する。
実施例および比較例については、下記の評価を行った。
Hereinafter, the core-sheath composite fiber of the present invention will be specifically described with reference to Examples.
The following evaluations were carried out for Examples and Comparative Examples.
Ａ．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て、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。
A. Melt Viscosity of Polymer The chip-shaped polymer was subjected to a water content of 200 ppm or less by a vacuum dryer, and the strain rate was changed stepwise by Capillograph 1B manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd. to measure the melt viscosity. The measurement temperature is the same as the spinning temperature, and the melt viscosity of 1216s -1 is described in Examples or Comparative Examples. By the way, it took 5 minutes from the time when the sample was put into the heating furnace to the start of the measurement, and the measurement was performed in a nitrogen atmosphere.
Ｂ．繊度
採取した芯鞘複合繊維は、温度２５℃湿度５５％ＲＨの雰囲気下で単位長さ当たりの重量を測定し、その値から１００００ｍに相当する重量を算出する。これを１０回繰り返して測定し、その単純平均値の小数点以下を四捨五入した値を繊度とした。
B. Fineness The collected core-sheath composite fiber is weighed per unit length in an atmosphere of temperature 25 ° C. and humidity 55% RH, and the weight corresponding to 10000 m is calculated from the value. This was repeated 10 times and measured, and the value obtained by rounding off the decimal point of the simple average value was defined as the fineness.
Ｃ．繊維の力学特性
芯鞘複合繊維をオリエンテック社製引張試験機 テンシロン 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、破断時の歪を読みとり、試料長で除した値を１００倍することで、破断伸度を算出した。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、強度は小数点第２位、伸度は小数点以下を四捨五入した値である。
C. Mechanical properties of the fiber The stress-strain curve of the core-sheath composite fiber is measured using a tensile tester Tensilon UCT-100 manufactured by Orientec Co., Ltd. under the conditions of a sample length of 20 cm and a tensile speed of 100% / min. The strength was calculated by reading the load at break and dividing the load by the initial fineness, and the strain at break was read and the value divided by the sample length was multiplied by 100 to calculate the elongation at break. For each value, this operation is repeated 5 times for each level, and the simple average value of the obtained results is obtained. The intensity is the second decimal place, and the elongation is the value rounded off to the nearest whole number.
Ｄ．特殊断面繊維の断面パラメータ
各紡糸条件で採取した芯鞘複合繊維からなる編地を鞘成分が溶解する溶剤で満たされた溶出浴（浴比１００）にて鞘成分を９９％以上除去した。その特殊断面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（ウルトラミクロトーム）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）にて特殊断面繊維が１０本以上観察できる倍率で撮影した。この画像から無作為に選定した１０本の特殊断面繊維を抽出し、画像処理ソフト（ＷＩＮＲＯＯＦ）を用いて、芯成分径（Ｄ）を測定した。また、各特殊断面繊維の溝部に関して、１０箇所の溝部入口幅（ＳＷｍｉｎ）、溝の広幅部幅（ＳＷｍａｘ）、溝深さ（ＳＨ）、を測定した。さらに、各特殊断面繊維の突起部に関して、突起部先端の幅（Ｐｏｕｔ）、突起部底面の幅（Ｐｍｉｎ）についても同様に測定した。同じ操作を１０画像について行い、１０画像の平均値をそれぞれの値とした。なお、これらの値はμｍ単位で小数点第２位まで求め、小数点第２位以下を四捨五入するものである。
D. Cross-sectional parameters of special cross-sectional fibers 99% or more of the sheath components were removed from a knitted fabric composed of core-sheath composite fibers collected under each spinning condition in an elution bath (bath ratio 100) filled with a solvent in which the sheath components were dissolved. The special cross-sectional fiber is embedded in an epoxy resin, frozen by a Reichert FC / 4E type cryosectioning system, cut by a Reichert-Nissei ultracut N (ultramicrotome) equipped with a diamond knife, and then the cut surface is cut ((ultramicrotome). The image was taken with a VE-7800 scanning electron microscope (SEM) manufactured by KEYENCE CORPORATION at a magnification at which 10 or more special cross-sectional fibers could be observed. Ten special cross-section fibers randomly selected from this image were extracted, and the core component diameter (D) was measured using image processing software (WINROOF). Further, with respect to the groove portion of each special cross-section fiber, the groove portion inlet width (SWmin), the groove wide portion width (SWmax), and the groove depth (SH) at 10 points were measured. Further, with respect to the protrusions of each special cross-section fiber, the width of the tip of the protrusion (Pout) and the width of the bottom surface of the protrusion (Pmin) were also measured in the same manner. The same operation was performed on 10 images, and the average value of the 10 images was taken as each value. It should be noted that these values are obtained in units of μm up to the second decimal place and rounded off to the second decimal place.
Ｅ．鞘成分溶出処理時の脱落評価
各紡糸条件で採取した芯鞘複合繊維からなる編地を鞘成分が溶解する溶剤で満たされた溶出浴（浴比１００）にて鞘成分を９９％以上除去した。
突起部の脱落の有無を確認するため、下記の評価を行った。
溶出処理に用いた溶剤を１００ｍｌ採取し、この溶剤を保留粒子径０．５μｍのガラス繊維ろ紙に通す。ろ紙の処理前後の乾燥重量差から突起部の脱落の有無を判断した。重量差が１０ｍｇ以上の場合には、脱落多として「×」、１０ｍｇ未満５ｍｇ以上の場合には、脱落中「△」、５ｍｇ未満の場合には、脱落なし「○」とした。
E. Evaluation of shedding during elution treatment of sheath components 99% or more of the sheath components were removed from a knitted fabric made of core-sheath composite fibers collected under each spinning condition in an elution bath (bath ratio 100) filled with a solvent in which the sheath components were dissolved. ..
The following evaluation was performed to confirm the presence or absence of the protrusions falling off.
100 ml of the solvent used for the elution treatment is collected, and this solvent is passed through a glass fiber filter paper having a reserved particle size of 0.5 μm. From the difference in dry weight before and after the processing of the filter paper, it was judged whether or not the protrusions had fallen off. When the weight difference was 10 mg or more, it was rated as “x” as a large amount of dropout, when it was less than 10 mg and 5 mg or more, it was rated as “Δ” during dropout, and when it was less than 5 mg, it was rated as “◯” without dropout.
Ｆ．溝幅および溝幅バラツキ（ＣＶ％）
特殊断面繊維を観察台に横方向に貼り付け、（株）キーエンス製 ＶＥ−７８００型走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて繊維表層に形成された溝部が１０本以上観察できる倍率として撮影し、この画像から無作為に選定した１０本の溝部を抽出し、画像処理ソフト（ＷＩＮＲＯＯＦ）を用いて、溝幅を求めた。なお、溝幅はμｍ単位で小数点第２位まで求め、小数点第２位以下を四捨五入するものである。同じ操作を１０画像について行い、１０画像の平均値および標準偏差を求めた。これらの結果から下記式に基づき溝幅バラツキ（ＣＶ％）を算出した。
溝幅バラツキ（ＣＶ％）＝（標準偏差／平均値）×１００
溝幅バラツキは小数点第２位まで計算して、小数点第２位以下を四捨五入するものである。
F. Groove width and groove width variation (CV%)
A special cross-sectional fiber was attached to the observation table in the horizontal direction, and a VE-7800 scanning electron microscope (SEM) manufactured by KEYENCE CORPORATION was used to take an image at a magnification at which 10 or more grooves formed on the fiber surface could be observed. Ten grooves selected at random were extracted from the image, and the groove width was determined using image processing software (WINROOF). The groove width is obtained in units of μm up to the second decimal place and rounded off to the second decimal place. The same operation was performed on 10 images, and the average value and standard deviation of the 10 images were obtained. From these results, the groove width variation (CV%) was calculated based on the following formula.
Groove width variation (CV%) = (standard deviation / average value) x 100
The groove width variation is calculated up to the second decimal place and rounded off to the second decimal place.
Ｇ．撥水性能
撥水加工を施した布帛サンプルを２０ｃｍ×２０ｃｍのサンプルサイズになるように１０枚切り出し、評価サンプルを準備した。各サンプルについて、中央に直径１１．２ｃｍの円を描き、該円の面積が８０％拡大されるように伸張し、撥水度試験（ＪＩＳ Ｌ １０９２）に使用する試験片保持枠に取り付け、スプレー試験（ＪＩＳ Ｌ １０９２（２００９）「繊維製品の防水性試験方法」）を行い、級判定を行った。撥水性能を５段階評価し、１０サンプルの級判定結果の平均値を撥水性能とした。
G. Water-repellent performance Ten fabric samples with water-repellent treatment were cut out so as to have a sample size of 20 cm × 20 cm, and evaluation samples were prepared. For each sample, draw a circle with a diameter of 11.2 cm in the center, stretch it so that the area of the circle is expanded by 80%, attach it to the test piece holding frame used for the water repellency test (JIS L 1092), and spray it. A test (JIS L 1092 (2009) "Waterproof test method for textile products") was performed to determine the grade. The water repellency was evaluated on a 5-point scale, and the average value of the grade judgment results of 10 samples was taken as the water repellency.
Ｈ．撥水加工の洗濯耐久性
布帛の洗濯方法については、ＪＩＳ Ｌ ０２１７（１９９５）「繊維製品の取扱い表示記号及びその表示方法」に記載の１０３法を用いた。洗濯回数は０回、１０回で評価を行った。なお、撥水性能は上記Ｈで行った。ここで、洗濯回数１０回の級判定において、２級未満を不可として「×」、３級未満を可として「△」、３級以上を良として「○」とした。
H. Washing Durability of Water-Repellent Finish As a method for washing fabrics, the 103 method described in JIS L 0217 (1995) “Handling Labeling Symbols for Textile Products and Labeling Methods” was used. The number of washings was 0 and 10 times. The water repellency was performed in H above. Here, in the grade determination of 10 times of washing, less than 2nd grade was regarded as "x", less than 3rd grade was regarded as acceptable, "Δ", and 3rd grade or higher was regarded as good and "○".
Ｉ．特殊断面繊維の耐磨耗性評価
摩耗方法についてはＪＩＳ Ｌ １０７６（２０１２）「織物及び編物のピリング試験方法」に記載のアピアランス・リテンション形試験機を用い、上部ホルダー底面積を約１３平方ｃｍ、摩擦回数を９０ｒｐｍ、押圧荷重を７．３６Ｎに設定し、上部ホルダー及び下部摩擦板の上に織物を固定し、１０分間摩耗した。摩耗後、上部ホルダーにセットした織物の単繊維のフィブリル化の様子を（株）キーエンス社製マイクロスコープＶＨＸ−２０００にて５０倍で観察した。この際、磨耗処理前後のサンプル表面変化を確認し、フィブリル化の様子を３段階評価した。処理前後にてサンプル表面全体にフィブリル化が発生した場合は、不可として「×」、一部に発生が認められる場合は可として「△」、発生が認められない場合は良として「○」とした。
I. Abrasion resistance evaluation of special cross-section fibers For the abrasion method, use the appearance retention type tester described in JIS L 1076 (2012) "Pilling test method for woven fabrics and knitted fabrics", and the bottom area of the upper holder is about 13 square cm. The number of frictions was set to 90 rpm, the pressing load was set to 7.36 N, the woven fabric was fixed on the upper holder and the lower friction plate, and the fabric was worn for 10 minutes. After wear, the state of fibrilization of the single fiber of the woven fabric set in the upper holder was observed at 50 times with a microscope VHX-2000 manufactured by KEYENCE CORPORATION. At this time, changes in the surface of the sample before and after the abrasion treatment were confirmed, and the state of fibrillation was evaluated on a three-point scale. If fibrillation occurs on the entire surface of the sample before and after the treatment, it is marked as "x", if it is found in part, it is marked as "△", and if it is not found, it is marked as "○". bottom.
撥水加工例
対象の布帛を、ネオシードＮＲ−１５８（日華化学社製）を５重量％、ベッカミンＭ−３（ＤＩＣ社製）を０．３重量％、キャタリストＡＣＸ（ＤＩＣ社製）を０．３重量％、イソプロプルアルコール１重量％、水９３．５重量％で混合した処理液に浸漬し、マングルにて絞り率６０％で絞液後、１３０℃×１分で乾燥、１７０℃×３５秒でキュアリングして、撥水加工布帛サンプルを得る。なお、溶出後の繊維がナイロンの場合は、フィックス処理を行う。フィックス処理は、ナイロンフィックス５０１（センカ社製）を５％ｏｗｆで使用し、反応条件は８０℃×３０分、浴比は生地：水を１：２０で行う。
Water-repellent processing example The target fabrics are Neoseed NR-158 (manufactured by NICCA CHEMICAL CO., LTD.) 5% by weight, Beccamin M-3 (manufactured by DIC) 0.3% by weight, and Catalyst ACX (manufactured by DIC). Immerse in a treatment liquid mixed with 0.3% by weight, 1% by weight of isopropulal alcohol, and 93.5% by weight of water, squeeze the liquid with a mangle at a drawing ratio of 60%, dry at 130 ° C. × 1 minute, and dry at 170 ° C. Cure in x35 seconds to obtain a water repellent fabric sample. If the fiber after elution is nylon, fix treatment is performed. For the fixing treatment, nylon fix 501 (manufactured by Senka Co., Ltd.) is used at 5% owf, the reaction condition is 80 ° C. × 30 minutes, and the bath ratio is dough: water at 1:20.
実施例１
芯成分として、ナイロン６（Ｎ６ 溶融粘度：１２０Ｐａ・ｓ）、鞘成分として、５−ナトリウムスルホイソフタル酸８．０モル％および分子量１０００のポリエチレングリコール１０ｗｔ％が共重合したポリエチレンテレフタレート（共重合ＰＥＴ１ 溶融粘度：４５Ｐａ・ｓ）を２７０℃で別々に溶融後、計量し、図７に示した本発明の複合口金が組み込まれた紡糸パックに流入させ、吐出孔から複合ポリマー流を吐出した。なお、吐出プレート直上の分配プレートは、芯成分と鞘成分の界面に位置する部分が図１０に示す配列パターンとし、芯成分用分配孔群と鞘成分用分配孔群が交互に配置することで、１本の芯鞘複合繊維に８箇所の溝部が形成するようにした。また、吐出プレートは、吐出導入孔長５ｍｍ、縮小孔の角度６０°、吐出孔径０．３ｍｍ、吐出孔長／吐出孔径１．５のものを用いた。
Example 1
Polyethylene terephthalate (copolymerized PET1 melted) in which nylon 6 (N6 melt viscosity: 120 Pa · s) is copolymerized as a core component, 8.0 mol% of 5-sodium sulfoisophthalic acid and 10 wt% of polyethylene glycol having a molecular weight of 1000 are copolymerized as a sheath component. Viscosity: 45 Pa · s) was separately melted at 270 ° C., weighed, flowed into a spinning pack incorporating the composite base of the present invention shown in FIG. 7, and a copolymer stream was discharged from a discharge hole. In the distribution plate directly above the discharge plate, the portion located at the interface between the core component and the sheath component has an arrangement pattern shown in FIG. 10, and the distribution holes for the core component and the distribution holes for the sheath component are alternately arranged. Eight grooves were formed on one core-sheath composite fiber. Further, as the discharge plate, a discharge plate having a discharge introduction hole length of 5 mm, a reduction hole angle of 60 °, a discharge hole diameter of 0.3 mm, and a discharge hole length / discharge hole diameter of 1.5 was used.
ポリマーの総吐出量は２９．４ｇ／ｍｉｎとし、芯鞘複合比は、重量比で８０／２０となるように調整した。溶融吐出した糸条を冷却固化した後油剤付与し、紡糸速度１２００ｍ／ｍｉｎで巻き取ることで未延伸繊維を得た。更に、未延伸繊維を９０℃と１３０℃に加熱したローラ間で２．９２倍延伸を行い（延伸速度８００ｍ／ｍｉｎ）、芯鞘複合繊維を得た（８４ｄｔｅｘ−２４フィラメント）。 The total discharge amount of the polymer was 29.4 g / min, and the core-sheath composite ratio was adjusted to be 80/20 by weight. Undrawn fibers were obtained by cooling and solidifying the melt-discharged yarn, applying an oil agent, and winding the yarn at a spinning speed of 1200 m / min. Further, the undrawn fibers were stretched 2.92 times between rollers heated to 90 ° C. and 130 ° C. (drawing speed 800 m / min) to obtain core-sheath composite fibers (84 dtex-24 filaments).
ここで得た芯鞘複合繊維の力学特性は、強度４．５ｃＮ/ｄｔｅｘ、伸度４１％と高次加工を行うのに十分な力学特性を有しており、織物や編物に加工した場合でも、糸切れ等が全く発生しないものであった。 The mechanical properties of the core-sheath composite fiber obtained here have a strength of 4.5 cN / dtex and an elongation of 41%, which are sufficient mechanical properties for high-order processing, even when processed into a woven fabric or knitted fabric. , Thread breakage, etc. did not occur at all.
この芯鞘複合繊維を編物とした試験片を９０℃に加熱した１重量％の水酸化ナトリウム水溶液（浴比１：１００）にて、鞘成分を９９％以上脱海した。この際、鞘成分は溶出処理を開始して１０分間以内に鞘成分が速やかに溶出されるものであり、鞘成分を溶出した溶剤を目視観察しても、突起部の脱落は認めらなかった。この鞘成分が溶出した溶剤を利用して脱落評価したが、ろ紙の重量変化が３ｍｇ未満であり、脱落なし（判定：○）であり、溝部、突起部いずれの劣化がなく、高次加工通過性に優れるものであった。ちなみに、溶出後の特殊断面繊維を追加で１０分間９０℃に加熱したアルカリ水溶液で処理しても、依然突起部の脱落は認められないものであった。 The sheath component was desealed by 99% or more with a 1 wt% sodium hydroxide aqueous solution (bath ratio 1: 100) in which a test piece made of this core-sheath composite fiber was heated to 90 ° C. At this time, the sheath component was rapidly eluted within 10 minutes after the start of the elution treatment, and even when the solvent in which the sheath component was eluted was visually observed, no detachment of the protrusion was observed. .. The dropout was evaluated using the solvent in which this sheath component was eluted, but the weight change of the filter paper was less than 3 mg, there was no dropout (judgment: ○), there was no deterioration in either the groove or the protrusion, and the filter paper passed through higher-order processing. It was excellent in sex. Incidentally, even if the special cross-section fibers after elution were additionally treated with an alkaline aqueous solution heated to 90 ° C. for 10 minutes, the protrusions were still not removed.
前述した操作にて採取した特殊断面繊維の溝部入口幅が０．９μｍで溝の広幅部幅が１．６μｍであり（ＳＷｍａｘ／ＳＷｍｉｎ：１．８）、溝部の入口が狭く繊維断面中心方向に広くなっていた。また、芯成分径は、１５．９μｍで溝深さは、３．１μｍであり（ＳＨ／Ｄ：０．１９）、空気層を十分に維持できる所望の形状となっていた。溝幅バラツキは、５．３％であり、観察画像内ではいずれも０．９μｍの溝部を維持しながら自立している突起部を確認することができた。次いで、耐磨耗性評価を実施したところ、強制的な磨耗を加えた場合でも、突起部の剥離や崩壊は認められず、サンプル表面にフィブリル化の発生は認められなかった（耐磨耗性判定：良（○））。 The groove inlet width of the special cross-section fiber collected by the above operation is 0.9 μm, the groove wide portion width is 1.6 μm (SWmax / SWmin: 1.8), and the groove inlet is narrow toward the center of the fiber cross section. It was wide. The core component diameter was 15.9 μm and the groove depth was 3.1 μm (SH / D: 0.19), which was a desired shape capable of sufficiently maintaining the air layer. The groove width variation was 5.3%, and in the observation image, it was possible to confirm the self-supporting protrusions while maintaining the groove portion of 0.9 μm. Next, when the wear resistance was evaluated, no peeling or collapse of the protrusions was observed even when forced wear was applied, and no fibrillation was observed on the sample surface (wear resistance). Judgment: Good (○)).
この耐久性に優れる特殊断面繊維に撥水加工を施すと、水の静的接触角が１３０°を超え、実使用に用いる際に重要となる動的な撥水性能の級判定が平均で５．０級であり、さらに洗濯耐久性評価においても級判定は平均３．５級であり、水滴の転がりが速く、耐久性のある良好な撥水性能を発現することがわかった（洗濯耐久判定：良（○））。結果を表１に示す。 When this special cross-section fiber with excellent durability is water-repellent, the static contact angle of water exceeds 130 °, and the dynamic water-repellent performance class judgment, which is important in actual use, is 5 on average. It was grade 0, and the grade judgment was 3.5 grade on average in the washing durability evaluation, and it was found that the water droplets rolled quickly and exhibited good durable water repellency (washing durability judgment). : Good (○)). The results are shown in Table 1.
実施例２、３
芯鞘複合繊維の複合比を７０／３０（実施例２）、９０／１０（実施例３）に変更したこと以外は、全て実施例１に従い実施した。
Examples 2 and 3
All were carried out according to Example 1 except that the composite ratio of the core-sheath composite fibers was changed to 70/30 (Example 2) and 90/10 (Example 3).
実施例２においては、芯比率を減少させたため、実施例１と比較して溝部全体が大きくなったものの、溝部の入口が狭く、繊維断面中心方向に広い部分がある形状を維持しており、耐久性のある良好な撥水性能を発揮している。さらに、突起部の動きが制限されており、脱落及び耐磨耗性ともに良好なものであった。実施例３においては、芯比率を増加させたため、溝部全体が小さくなったものの、溝部入口が狭くなっており溝部に空気層を維持できる形状となっている。溝部が小さくなっていることで撥水初期性能が実施例1と比較すると低下するが、洗濯耐久判定も良「○」で良好な撥水性能発揮している。さらに、突起幅が増加し、実施例１対比摩擦耐久性が優れるものであった。結果を表１に示す。 In the second embodiment, since the core ratio was reduced, the entire groove portion was larger than that in the first embodiment, but the entrance of the groove portion was narrow and the shape was maintained with a wide portion in the center direction of the fiber cross section. It is durable and has good water repellency. Further, the movement of the protrusion was restricted, and both the dropout and the abrasion resistance were good. In the third embodiment, since the core ratio is increased, the entire groove portion is reduced, but the groove portion inlet is narrowed so that the air layer can be maintained in the groove portion. Although the initial water repellency performance is lower than that of Example 1 due to the smaller groove portion, the washing durability judgment is also good "○" and good water repellency performance is exhibited. Further, the protrusion width was increased, and the friction durability was excellent as compared with Example 1. The results are shown in Table 1.
実施例４、５
芯鞘複合繊維の複合比は８０／２０に固定し、芯成分の溝部の本数を４箇所（実施例４）、１６箇所（実施例５）と変更したこと以外は、全て実施例１に従い実施した。
Examples 4, 5
The composite ratio of the core-sheath composite fibers was fixed at 80/20, and all were carried out according to Example 1 except that the number of grooves of the core component was changed to 4 (Example 4) and 16 (Example 5). bottom.
いずれも溝部が所望の形状で構造が安定して存在するものであり、本発明の要件を満足しており、実施例５においては、突起の幅が溝数を増加させた影響で薄くなったが、それに伴い突起高さが減少したが、空気層を十分に確保出来ており、撥水性能においても問題のないものであった。ただ、耐磨耗性評価において、フィブリルが観察されたが、軽微なものであり実使用に問題のないものであった。結果を表１に示す。 In each case, the groove portion has a desired shape and the structure is stably present, which satisfies the requirements of the present invention. In Example 5, the width of the protrusion is thinned due to the effect of increasing the number of grooves. However, although the height of the protrusions decreased accordingly, a sufficient air layer was secured, and there was no problem in water repellency. However, in the wear resistance evaluation, fibrils were observed, but they were minor and there was no problem in actual use. The results are shown in Table 1.
比較例１
芯成分および鞘成分として、実施例１で用いたＮ６と共重合ＰＥＴ１を用い、特開平５−２８７６１３号公報で記載されている溝部を形成する従来公知の紡糸口金にて紡糸を行う。この際、突起の数が８個とし、その他の条件は実施例１に従い実施した。
Comparative Example 1
N6 and copolymerized PET1 used in Example 1 are used as the core component and the sheath component, and spinning is performed with a conventionally known spinneret forming a groove portion described in JP-A-5-287613. At this time, the number of protrusions was set to 8, and other conditions were carried out according to Example 1.
比較例１で採取した芯鞘複合繊維の断面では、原理的に芯成分の突起部を被覆するように溝部を形成し、鞘成分を繊維断面方向に流しこむため、溝形状を制御することは困難であり、突起部の高さは不揃いであった（芯成分の外接円径：１５．８μｍ 突起部高さ：平均４μｍ）。なお、溝部の広い部分が存在せず、溝部の幅が繊維断面中心方向に向かうにつれて狭くなっている（ＳＷｍａｘ／ＳＷｍｉｎ：１．０）。また、突起部の幅は５μｍ、突起部の底面部が２．５μｍであった（Ｐｏｕｔ／Ｐｍｉｎ：２．０）。このような芯鞘複合繊維を実施例１に記載の方法で鞘成分の溶出を実施し、耐摩耗性試験を行った。次いで撥水加工を施し、撥水評価および、洗濯耐久試験を行った。磨耗処理前後でサンプル表層にフィブリルが明らかに増加するものであり、触感もガサガサをした風合いになった（耐磨耗性：不可（×））。これは、突起部の可動範囲が大きいことにより、摩擦により突起部が崩壊し、脱落したと予想する。撥水評価においては、初期性能はあるが、洗濯することで性能低下が著しい結果であった（洗濯耐久性判定：不可（×））。結果を表２に示す。 In the cross section of the core-sheath composite fiber collected in Comparative Example 1, in principle, a groove is formed so as to cover the protrusion of the core component, and the sheath component is poured in the fiber cross-sectional direction. Therefore, it is not possible to control the groove shape. It was difficult, and the heights of the protrusions were uneven (circumscribed circle diameter of the core component: 15.8 μm, protrusion height: 4 μm on average). It should be noted that there is no wide portion of the groove portion, and the width of the groove portion becomes narrower toward the center of the fiber cross section (SWmax / SWmin: 1.0). The width of the protrusion was 5 μm, and the bottom surface of the protrusion was 2.5 μm (Pout / Pmin: 2.0). The sheath component of such a core-sheath composite fiber was eluted by the method described in Example 1, and an abrasion resistance test was conducted. Next, a water-repellent treatment was applied, and a water-repellent evaluation and a washing durability test were performed. Fibril clearly increased on the surface layer of the sample before and after the abrasion treatment, and the texture became rough to the touch (abrasion resistance: impossible (×)). This is because the movable range of the protrusion is large, and it is expected that the protrusion collapses due to friction and falls off. In the water repellency evaluation, although there was initial performance, the result was that the performance deteriorated significantly by washing (washing durability judgment: impossible (x)). The results are shown in Table 2.
比較例２
芯成分および鞘成分として、実施例１で用いたＮ６と共重合ＰＥＴ１を用い、特開平７−１０２４１０号公報で記載されている溝部を形成するような従来公知の紡糸口金にて紡糸を行う。この際、突起の数が１８個とし、その他の条件は実施例１に従い実施した。
Comparative Example 2
N6 and copolymerized PET1 used in Example 1 are used as the core component and the sheath component, and spinning is performed with a conventionally known spinneret that forms a groove portion described in JP-A-7-102410. At this time, the number of protrusions was 18, and other conditions were carried out according to Example 1.
比較例１同様に比較例２でも本発明の芯鞘複合繊維の要件を満足しない結果となった。さらに、このような繊維断面形状では、空気層を維持できなく、撥水性能が低く、洗濯耐久性判定においても不可「×」で耐磨耗性評価においても、フィブリル化が起こり、この突起部の劣化により、耐久性の高い撥水性能を発現するには至らなかった。結果を表２に示す。 Similar to Comparative Example 1, Comparative Example 2 did not satisfy the requirements for the core-sheath composite fiber of the present invention. Further, in such a fiber cross-sectional shape, the air layer cannot be maintained, the water repellency is low, and it is impossible to judge the washing durability. Due to the deterioration of the water, it was not possible to exhibit highly durable water-repellent performance. The results are shown in Table 2.
実施例６
芯成分をポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ１ 溶融粘度：１４０Ｐａ・ｓ）、海成分は実施例１で使用した共重合ＰＥＴ１（溶融粘度：５５Ｐａ・ｓ）として２９０℃で別々に溶融後、計量し、図９に示す分配孔の配置パターンを活用して、１本の芯鞘複合繊維に８箇所の溝部が形成されるようにし、２４ホールから総吐出量５０ｇ／ｍｉｎ、芯鞘比率８０／２０で吐出した。その他の条件は、全て実施例１に従い実施した。
Example 6
The core component was polyethylene terephthalate (PET1 melt viscosity: 140 Pa · s), and the sea component was the copolymerized PET1 (melt viscosity: 55 Pa · s) used in Example 1, which was separately melted at 290 ° C. and then weighed. Utilizing the arrangement pattern of the distribution holes shown, eight grooves were formed in one core-sheath composite fiber, and the total discharge amount was 50 g / min and the core-sheath ratio was 80/20 from 24 holes. All other conditions were carried out according to Example 1.
実施例６の芯鞘複合繊維では、繊維断面外周部の溝部入口幅が０．７μｍで繊維断面中心方向に広い部分が１．８μｍであり（ＳＷｍａｘ／ＳＷｍｉｎ：２．６）、溝部の入口が狭く繊維断面中心方向に広くなっていた。また、繊維径は、１５．９μｍで溝深さは、３．０μｍであり（ＳＨ／Ｄ：０．１９）、空気層を十分に維持できる所望の形状となっていた。このため、洗濯耐久性に優れた性能を発現するものであった。結果を表２に示す。 In the core-sheath composite fiber of Example 6, the groove entrance width of the outer peripheral portion of the fiber cross section is 0.7 μm, the wide portion in the fiber cross section center direction is 1.8 μm (SWmax / SWmin: 2.6), and the groove inlet is It was narrow and widened toward the center of the fiber cross section. The fiber diameter was 15.9 μm and the groove depth was 3.0 μm (SH / D: 0.19), and the shape was desired so that the air layer could be sufficiently maintained. Therefore, the performance having excellent washing durability was exhibited. The results are shown in Table 2.
実施例７
芯成分をポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ 溶融粘度：１６０Ｐａ・ｓ）に変更して紡糸したこと以外は全て実施例６に従い実施した。
Example 7
Everything was carried out according to Example 6 except that the core component was changed to polybutylene terephthalate (PBT melt viscosity: 160 Pa · s) and spun.
実施例７で得られた芯鞘複合繊維に関しても、実施例６同様の耐久性及び優れた性能を有したものであった。結果を表２に示す。 The core-sheath composite fiber obtained in Example 7 also had the same durability and excellent performance as in Example 6. The results are shown in Table 2.
実施例８
芯成分をポリプロピレン（ＰＰ 溶融粘度：１５０Ｐａ・ｓ）に変更して紡糸したこと以外は全て実施例６に従い実施した。
Example 8
Everything was carried out according to Example 6 except that the core component was changed to polypropylene (PP melt viscosity: 150 Pa · s) and spun.
実施例８で得られた芯鞘複合繊維に関しても、実施例６同様の優れた耐久性を有したものであった。実施例８では、芯鞘複合繊維が疎水性を示すＰＰからなっており、撥水性能に関しては、撥水加工なしで良好な動的な撥水性を示すことがわかった。ＰＰは密度が０．９１ｇ／ｃｍ３であり、軽量性も有するため、インナーやアウターなどの快適衣料用のテキスタイルに幅広く適用可能であると考える。結果を表２に示す。 The core-sheath composite fiber obtained in Example 8 also had the same excellent durability as in Example 6. In Example 8, it was found that the core-sheath composite fiber was made of PP exhibiting hydrophobicity, and exhibited good dynamic water repellency without water repellency treatment in terms of water repellency. Since PP has a density of 0.91 g / cm 3 and is lightweight, it is considered that it can be widely applied to textiles for comfortable clothing such as innerwear and outerwear. The results are shown in Table 2.
１：溝部
２：突起部
３：溝部入口幅（ＳＷｍｉｎ）
４：溝の広幅部幅（ＳＷｍａｘ）
５：溝深さ（ＳＨ）
６：突起部外接円（芯成分径（Ｄ））
７：溝部内接円
８：突起部先端の幅（Ｐｏｕｔ）
９：突起部底面の幅（Ｐｍｉｎ）
１０：内接円と延長線の交点
１０：計量プレート
１１：分配プレート
１２：吐出プレート
１３：計量孔
１３−１：芯成分用計量孔
１３−２：鞘成分用計量孔
１４：分配溝
１５：分配孔
１５−１：芯成分用分配孔
１５−２：鞘成分用分配孔
１６：吐出導入孔
１７：縮小孔
１８：吐出孔
1: Groove 2: Protrusion 3: Groove entrance width (SWmin)
4: Wide groove width (SWmax)
5: Groove depth (SH)
6: Protrusion circumscribed circle (core component diameter (D))
7: Groove inscribed circle 8: Width of the tip of the protrusion (Pout)
9: Width of the bottom surface of the protrusion (Pmin)
10: Intersection of inscribed circle and extension line 10: Measuring plate 11: Distribution plate 12: Discharge plate 13: Measuring hole 13-1: Measuring hole for core component 13-2: Measuring hole for sheath component 14: Distribution groove 15: Distribution hole 15-1: Distribution hole for core component 15-2: Distribution hole for sheath component 16: Discharge introduction hole 17: Reduction hole 18: Discharge hole
Claims (5)
（ＳＷｍａｘ）／（ＳＷｍｉｎ）≧１．３ ・・・（式１）
０．１５≦（ＳＨ／Ｄ）≦０．２５ ・・・（式２） In the cross-sectional shape of the core-sheath composite fiber made of at least two or more kinds of polymers, there are a plurality of grooves having a wide portion on the outer periphery of the core component, and the groove inlet width (SWmin) and the groove wide portion width (SWmax) are present. ) And the groove depth (SH) with respect to the core component diameter (D) satisfy the following equations.
(SWmax) / (SWmin) ≧ 1.3 ・ ・ ・ (Equation 1)
0.15 ≤ (SH / D) ≤ 0.25 ... (Equation 2)
（Ｐｏｕｔ）／（ＳＷｍｉｎ）＝２〜１０ ・・・（式３）
（Ｐｏｕｔ）／（Ｐｍｉｎ）≧１．３ ・・・（式４） The protrusions forming the entrance of the groove have an acute angle, and the width between the adjacent protrusions (Pout), the entrance width of the groove (SWmin), and the width between the adjacent protrusions (Pout) and the bottom surface of the adjacent groove. The core-sheath composite fiber according to claim 1, wherein the width (Pmin) of is satisfied by the following formula.
(Pout) / (SWmin) = 2 to 10 ... (Equation 3)
(Pout) / (Pmin) ≧ 1.3 ・ ・ ・ (Equation 4)
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