TWI658182B - 海島複合纖維、複合極細纖維及纖維製品 - Google Patents

海島複合纖維、複合極細纖維及纖維製品 Download PDF

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船越祥二
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Abstract

一種海島複合纖維,其係於纖維截面中,以島成分散佈在海成分中之方式配置的海島複合纖維,其中島成分具有2種類以上的不同聚合物經接合而形成的複合形態,該島成分的接合部之長度L與複合島成分直徑D之比L/D為0.1至10.0。
本發明提供海島複合纖維,其由於是高次加工性良好的海島複合纖維,故可以既有的設備保持高的生產性與品位,且去除海成分而得之極細纖維雖然具有優異的觸感,但具有形態控制等之機能。

Description

海島複合纖維、複合極細纖維及纖維製品
本發明關於海島複合纖維,其係於與纖維軸呈垂直方向的纖維截面中,包含島成分與以包圍其之方式所配置的海成分之複合纖維,其中島成分包含2種類以上的聚合物。又,關於將此海島複合纖維予以脫海處理而得之複合極細纖維。再者,關於此等海島複合纖維或複合極細纖維構成至少一部分之纖維製品。
使用聚酯或聚醯胺等的熱塑性聚合物之纖維,由於力學特性或尺寸安定性優異,故不僅在衣料用途,而且廣泛被利用在室內裝飾或車輛內裝、產業用途等。然而,於纖維的用途為多樣化的現在中,其要求特性亦變成多樣者,有提案藉由纖維的截面形態而賦予手感、膨鬆性等感受性的效果之技術。其中,「纖維的極細化」,於對於纖維本身的特性或成為布帛後的特性之效果大、纖維的截面形態控制之觀點中,為主流之技術。
製造極細纖維之方法,考慮到高次加工的操作性等,工業上多採用利用成為極細纖維之島成分被海成分所被覆之所謂海島複合纖維的方法。於此手法中,在纖維截面中,於由易溶解成分所成的海成分中配 置複數之由難溶解成分所成的島成分,在作成為纖維或纖維製品後,溶解去除海成分,可產生由島成分所成的極細纖維。此手法係現在多採用作為製造工業生產的極細纖維,尤其微纖維製品之方法,最近由於此技術的高度化,纖維直徑更縮小化的奈米纖維之製造係亦成為可能。
於單纖維直徑為數微米的微纖維或成為數百奈米的奈米纖維中,其每重量的表面積(比表面積)與通常纖維(纖維直徑:數十微米)比較下,係以纖維直徑的2乘方成比例地大幅增加。又,已知由於其剛性(截面2次力矩)亦依靠纖維直徑而增加,故其柔韌性係展現所織成的獨特之觸感。
因此,展現通常纖維所無法得到之特異的特性,例如利用接觸面積的增大所致之擦拭性能的提高、超比表面積效果所致之氣體吸附性能、獨特的柔軟觸感,可謀求不僅在衣料用途而且在各式各樣的用途之發展。
先前技術文獻 專利文獻
關於如以上之纖維的極細化技術,有許多的提案,其極限的技術為專利文獻1或專利文獻2所提案。
專利文獻1中,藉由在海島型複合纖維中,規定纖維直徑與島成分的平均直徑及其配置,可得到海成分溶解後的(極細)纖維之韌度具有20以上的具有高力學特性之極細纖維(奈米纖維)。專利文獻1之目的 係於利用海島複合纖維的極細纖維之製造方法中,在溶解去除海成分之際,預防對於由島成分所成的極細纖維之非必要的處理,而規定海島截面的截面參數。於專利文獻1中,有記載得到比較高的力學特性,有提高對纖維製品的發展之可能性。
作為極細纖維束的觸感或手感之改善對策,專利文獻2中提案在島成分中採用具有比較柔軟的特性的聚對苯二甲酸丙二酯。於專利文獻2中,有可採集與專利文獻1比較下軟(soft)性、柔軟性經改善的極細纖維束及纖維製品之可能性。
專利文獻3中有記載關於主要0.001~0.3丹尼(纖維直徑:相當於300nm至6μm)的聚醯胺與聚酯的2種類以上之超極細纖維成分係不實質上形成群,而分散排列形成島成分之海島複合纖維。於此技術中,自上述海島複合纖維去除海成分,施予加熱處理,而由聚酯與聚醯胺所成的極細纖維係各自獨自地收縮,藉由利用此極細纖維的收縮差等來弄亂極細纖維彼此的配向,而在極細纖維束內產生紗長差,與以往的極細纖維比較下,有能採集在厚度方向亦有膨鬆感的編織物之可能性。
專利文獻1 特開2007-100243號公報(申請專利範圍)
專利文獻2 特開2011-157646號公報(申請專利範圍)
專利文獻3 特開平5-222668號公報(申請專利範圍、第2頁、第3頁)
於專利文獻1所記載的習知型之海島複合纖維中,脫海後的極細纖維係有其一條一條不彎曲,而以筆直的狀態成為束狀之傾向。因此,極細纖維彼此的配向係一致,由於纖維間空隙成為非常小,若對極細纖維束施加外力,則極細纖維不開纖,而大半以束狀態移動,故因纖維直徑的縮小化而受到期待之柔軟性且纖細觸感之展現係有被限定之情況。又,由如此極細纖維束所成的布帛,厚度方向的膨鬆係難以出現,由於纖維間空隙小,大多成為缺乏毛細管現象為必要的吸水性或污垢的捕捉性能之纖維製品的情況。
作為此對策,亦考慮將海島複合纖維直接施予假撚加工,與由其他種類的聚合物所成之通常纖維進行混纖等。然而,皆於去除海成分後,達不到顯著地改善已留下原本的海島複合纖維截面之經歷的極細纖維束之狀態(膨鬆性等),特別地對於觸感或手感為重要的高機能服裝(外衣、內衣等)或需要高精度的擦拭性能之高機能擦拭布的發展,就極細纖維單獨而言係困難,將前述之與通常纖維的混纖、編織組成之構成等、布帛的組成設計等予以非必要地複雜化,其發展有成為限定之情況。
於專利文獻2中,由於形成極細纖維的配向為整齊之纖維束,作為極細纖維束,即使多少有變柔軟之情況,但仍然難稱極細纖維充分發揮織成的柔軟且 纖細的手感,又況且極細纖維間的空隙率非常地小,無法消除由此極細纖維所構成的編織物之膨鬆性的缺乏。
於專利文獻3之技術中,係施予加熱處理,利用極細纖維間的收縮差之技術。換言之,意指在極細纖維藉由收縮而展現捲縮形態時,於另一個極細纖維則依然維持筆直的狀態,藉由此筆直狀態的極細纖維,纖維束內的配向之紊亂係有成為受到限制之情況。
因此,雖然活用極細纖維才有的柔軟性,但不充分地得到具有膨鬆性的編織物,為了得到能最大限度地活用極細纖維特有的柔軟性或其纖細觸感之在厚度方向具有膨鬆感的高機能高手感纖維製品,迫切希望合適的複合纖維之開發。
本發明之課題在於提供一種海島複合纖維,其雖然使用即有的設備,但能以高生產性製造儘管具有來自極細纖維的纖細觸感,但除了力學特性、耐磨耗性或膨鬆性,還具有高機能加工處理、形態控制等各式各樣的機能之複合極細纖維。
為了解決上述問題,本發明之海島纖維具有以下之構成。即:一種海島複合纖維,其係於纖維截面,在海成分中島成分以散佈之方式配置的海島複合纖維,其中島成分具有2種類以上的不同聚合物經接合而形成的複合形態,該島成分的接合部之長度L與複合島成分直徑D之比L/D為0.1至10.0。
本發明之複合極細纖維具有以下之構成。即:將前述海島複合纖維予以脫海處理而得之複合極細纖維。
本發明之纖維製品具有以下之構成。即:前述海島複合纖維或前述複合極細纖維構成至少一部分之纖維製品。
本發明之海島纖維係較佳為2種類以上的不同聚合物已接合的島成分之直徑為0.2μm至10.0μm。
本發明之海島纖維係較佳為於2種類以上的不同聚合物已接合的島成分中,島成分直徑之偏差為1.0~20.0%。
本發明之海島纖維係較佳為於2種類以上的不同聚合物已接合的複合型之島成分中,島成分中之複合比為10/90至90/10。
本發明之海島纖維係較佳為島成分聚合物黏度I與海成分聚合物黏度S之比S/I為0.1至2.0。
此處,所謂的島成分聚合物黏度I,係意指2種類以上的島成分聚合物中黏度最高的島成分聚合物之黏度。
本發明之海島纖維係較佳為島成分雙金屬型地接合。
本發明之複合極細纖維較佳為:與纖維軸呈垂直方向的纖維截面係具有2種類的聚合物經貼合之構造的雙金屬型,單紗纖度為0.001~0.970dtex,膨鬆性為14~79cm3/g。
本發明之複合極細纖維係較佳為伸縮伸長率為41~223%。
若活用本發明之海島複合纖維,則可製造纖維直徑經大幅縮小化之極細的複合纖維,得到在各式各樣的用途領域中能發展的高機能纖維。即,自本發明之海島複合纖維去除海成分而得之極細纖維,係成為具有2種類以上的聚合物之特性的複合極細纖維。因此,成為雖然具有來自極細纖維的纖細觸感,但除了力學特性、耐磨耗性或膨鬆性,還具有高機能加工處理、形態控制等各式各樣的機能之複合極細纖維,大幅地擴大極細纖維之用途發展。
又,於本發明之海島複合纖維中,在去除海成分之前,具有與一般的纖維同等之纖維直徑,複合型的島成分係被海成分所被覆。因此,與通常的海島複合纖維比較下,由於高次加工良好,亦兼具可利用既有的設備,以高生產性製造品位優異的高機能纖維材料之工業上的優點。
1‧‧‧島成分1
2‧‧‧島成分2
3‧‧‧海成分
4‧‧‧島成分之接合部
5‧‧‧島成分直徑(外接圓)
6‧‧‧計量板
7‧‧‧分配板
8‧‧‧吐出板
9‧‧‧計量孔
9-(a)‧‧‧聚合物A(島成分1)‧計量孔
9-(b)‧‧‧聚合物B(島成分2)‧計量孔
9-(a)‧‧‧聚合物C(海成分)‧計量孔
10‧‧‧分配溝
11‧‧‧分配孔
12‧‧‧吐出導入孔
13‧‧‧縮小孔
14‧‧‧吐出孔
15‧‧‧聚合物A(島成分1)‧分配孔
16‧‧‧聚合物B(島成分2)‧分配孔
17‧‧‧聚合物C(海成分)‧分配孔
第1圖係用於說明島成分的截面形態之概要圖,係本發明之複合型的島成分或複合極細纖維之例,第1(a)圖係芯鞘型截面,第1(b)圖係雙金屬型截面,第1(c)圖係分割型截面,第1(d)圖係海島型截面。
第2圖係用於說明海島複合型的島成分之概要圖。
第3圖係海島複合纖維之截面的一例之概要圖,係島成分具有雙金屬構造的海島複合截面之例。
第4圖係用於說明本發明的海島複合纖維之製造方法用之說明圖,係複合噴嘴的形態之一例,第4(a)圖係構成複合噴嘴的主要部分之正截面圖,第4(b)圖係分配板的一部分之橫截面圖,第4(c)圖係吐出板之橫截面圖。
第5圖係最終分配板中的分配孔配置之實施形態之一例,第5(a)圖、第5(b)圖、第5(c)圖係最終分配板的一部分之放大圖。
實施發明的形態
以下,針對本發明,與適宜的實施形態一起詳述。
本發明之海島複合纖維,係在對於纖維軸為垂直方向的纖維截面中,具有島成分散佈在海成分之中的形態之纖維。
此處,於本發明之海島複合纖維中,此島成分必須具有2種類以上的不同聚合物所接合而成的複合截面。此複合型的島成分,係聚合物特性不同之2種類以上的聚合物以實質上不分離地接合之狀態存在者,係亦可能為在一般的複合纖維所見之一個成分經另一個成分被覆之芯鞘型(第1(a)圖)、2種類以上的成分經貼合之雙金屬型(第1(b)圖)、於一個成分中另一個成分以狹縫狀配置之分割型(第1(c)圖)及於一個成分中散佈有另一個成分 之海島型(第1(d)圖)等,2種類以上的聚合物已接合的任一種複合形態。
本發明之形成島成分之2種類以上的聚合物以實質上不分離地接合之狀態,係意指島成分用聚合物A(聚合物A:第2圖之1)與島成分用聚合物B(聚合物B:第2圖之2)具有接合面而處於已接著之狀態。因此,即使將所被覆的海成分聚合物(聚合物C:第2圖之3)去除後,聚合物A與聚合物B也不剝離,而成為一體存在之狀態。
又,此等之島成分的複合形態中,各成分不需要上下左右對稱地配置,例如於偏心芯鞘構造或海島構造中,亦可採取島成分偏向存在等變性的複合形態。再者,此等複合形態亦可將2種類以上的複合構造予以混雜(hybrid)化,也可選擇以下各種:雖然具有海島截面,但已增加表層的海成分層之厚度的芯鞘與海島之混雜構造,或在雙金屬型之截面進一步設有鞘成分的芯鞘與雙金屬之混雜構造等。
若利用此等之多樣的複合形態,則可對於極細纖維賦予2種類以上的聚合物所具有的特性。因此,可按照所使用的用途,例如,於欲對極細纖維賦予耐磨耗性的情形,以在纖維構造的配向產生差之方式使芯成分與鞘成分之分子量成為不同者,或在鞘成分中使用共聚合有第3成分的聚合物,作為芯鞘型截面即可。又,亦可以對於極細纖維給予機能劑為目的,將聚苯乙烯等的非晶聚合物配置在鞘成分,在芯成分中以聚酯或 聚醯胺等作為極細纖維,以芯成分擔負其實質的力學特性之構成。如此的構成由於可充分地活用極細纖維的比表面積,而為適合的利用形態之一。
又,以對於如此的極細纖維給予機能劑為目的時,宜選擇能藉由狹縫等而增加比表面積或針對錨固(anchor)效果之分割型或海島型。利用芯鞘型或海島型的截面,成為易溶解聚合物存在於島成分內之構造,藉由溶解去除極細纖維內的易溶解成分,亦可得到賦有輕量性的極細中空纖維。特別在利用海島型之情形,由於成為蓮藕狀的中空構造,即使對壓縮方向施加力時,也不易崩壞,適合作為極細中空纖維。
於此等複合形態之內,聚合物特性不同之2種類以上的聚合物經貼合的雙金屬構造,從不使後述的複合聚合物流之形成或高次加工等複雜化,可大幅提高極細纖維或由其所成的製品之機能的觀點而言為較佳。
本發明之複合纖維係在紡紗步驟或延伸步驟等的製紗步驟中,複合纖維成為一體而進行伸長變形。因此,按照其聚合物的剛性,因伸長變形所產生的應力係成為內部能量,蓄積在島成分或海成分中。於不具有海成分的通常之纖維的情形,例如,在纖維構造不充分地形成之未延伸纖維的情形,將纖維捲取後,變形係緩和等,釋放內部能量。另一方面,於本發明之情況,由於具有海成分,基本上因應此海成分的行為,變形係被拘束。因此,即使於捲取等放置時,也維持內部能量 充分蓄積在複合型的島成分中之狀態。於是,當去除海成分時,因島成分解放所蓄積的內部能量,而展現捲縮。於此,此捲縮性的展現之際,在不同的2種類的聚合物經貼合的雙金屬構造之情況,由於在聚合物間捲縮性的展現相異,除了在極細纖維的截面方向,在纖維軸方向中亦彎曲,可展現以往的極細纖維中無法得到之三維的螺旋構造。
此係意指不施予假撚等的追加之高次加工,而在海島複合纖維僅藉由一般進行的脫海處理,於極細纖維間形成適宜的空隙。此現象在極細纖維的高機能化之觀點中具有非常重要的意義,除了因以往所言之極細纖維才有的柔軟而大幅提高纖細觸感,還有以束狀集束者多的極細纖維束係因其螺旋構造而開纖性大幅提高,比表面積效果或纖維間空隙所致的毛細管現象、機能劑之保持機能等各式各樣的機能係顯著化。
為了實用且有效地活用此以往所沒有的特徵,複合極細纖維宜具有某程度的膨鬆性,本發明之複合極細纖維的膨鬆性較佳為14~79cm3/g。
於以往的極細纖維中,由於纖維間空隙小,例如,當使用於擦拭布時,為了賦予其捕捉污垢之機能,必須施加如針刺或噴水的物理刺激,使極細纖維束的開纖性提高之處理。另一方面,於具有上述的膨鬆性的情形,係意指具有充分的開纖性,以往之極細纖維所必要的開纖處理係變成不必要。又,由於可省略如此的步驟,可預防在開纖步驟中所發生的極細纖維之斷裂或脫落,可成為品位優異的高機能擦拭布。
如此三維的螺旋構造所形成的纖維間空隙,係在作為氈或片狀物等於過濾器用途發展的情況,亦展現其效果。即,隨著其纖維直徑的縮小化,除了空氣灰塵等的捕集效率之提高,還有藉由其纖維間空隙,在以往極細纖維中成為問題的壓力損失的降低與堵塞的抑制所致之長壽命化成為可能,可利用作為高機能過濾器用原棉。若考慮如此對於過濾器用途之發展,則該膨鬆性能係有效地作用。
作為對於高機能服裝之應用,於加工成編織物等的布帛的情況,與習知技術比較下,可提高機能劑或用於賦予其之黏結劑等的含浸性。即,一旦在纖維間併入機能劑等,由於被捕捉在極細纖維所形成的微細空隙內,其耐久性亦變優異。估計若使如此具有某程度的粒子之樹脂或機能材含浸,則其膨鬆性更佳為20~79cm3/g。
此處所謂的膨鬆性,係指將包含海島複合纖維的布帛,於以海成分溶解的溶劑所充滿的脫海浴(浴比1:100)中,溶解去除99wt%以上的海成分,得到包含複合極細纖維之布帛,依據JIS L 1096(2010)來評價此布帛之膨鬆性。即,自所測定的每單位之厚度t(mm)及每單位之質量Sm(g/m2),依照下述式求得布帛之膨鬆性Bu(cm3/g),將小數點第3位以下四捨五入後之值當作本發明中的膨鬆性。
於此雙金屬型的複合極細纖維中,展現以往之極細纖維中絕對不會展現的起因於三維之螺旋構造的伸張性(stretch property),此係與來自極細纖維的柔軟且纖細觸感相輔相成,具有優異的手感。
此螺旋構造係產生以往之極細纖維中所沒有的伸縮性,於本發明之複合極細纖維中,伸縮伸長率較佳為41~223%。若為該範圍,則具有本發明特有的良好伸張性,與後述的纖度亦相輔相成而具有良好的觸感。
此處所言的伸縮伸長率,係自海島複合纖維溶解去除99wt%以上的海成分,得到複合極細纖維,使所採集的複合極細纖維成為絞紗(hank),在25℃的溫度且55%RH的濕度下放置1日後,施加1.8×10-3cN/dtex的荷重時,測定絞紗長(初期試料長度:L0),其次將荷重設為88.2×10-3cN/dtex,測定60秒鐘後的絞紗長(L1),用下述式算出伸縮伸長率E(%)。每1水準重複5次相同操作,將其平均值在小數點第2位四捨五入而求得。
為了達成此以往所沒有的感覺非常良好之手感,由本發明之海島複合纖維所得之雙金屬型的複 合極細纖維係較佳為單紗纖度為0.001~0.970dtex。即,雙金屬構造所致的伸張性之展現係依賴纖維直徑而展現。因此,如特開2001-131837號公報或特開2003-213526號公報所提案之所謂具有通常的纖維直徑(數十微米)之金屬纖維的情況,伸張性之調整係有限度,當過剩地展現的情況,有感覺鎖緊感之情況。另一方面,於本發明中,可比較自由地控制聚合物之組合或其纖維直徑,再者,亦可使其纖維直徑成為數微米(0.970dtex)以下。因此,極細纖維顯示適度的伸張性,賦予感覺良好的掌握感,更且藉由微細的螺旋構造,而與人的肌膚非常柔軟地接觸,具有感覺良好的觸感。推進此現象,設想對於與人的肌膚接觸之內衣的適用的情況,複合極細纖維的單紗纖度更佳為0.001~0.400dtex。於該範圍中,雖然因低伸張性而無鎖緊感,但藉由極細纖維的接觸面積而擔保與人的肌膚之摩擦,成為動作追隨性優異者。因此,可作為即使長時間使用時,也不感覺壓迫感之高機能內衣的穿著用。特別地,此等之特性係在運動用途等可適宜地活用之特性。為了可追隨運動用途等之激烈的動作,若考慮掌握感之確保,則複合極細纖維之單紗纖度係可舉出0.050~0.400dtex之範圍作為特佳的範圍。若為該範圍,則視布帛之組成而定,亦可藉由纖維間之空氣層來賦予保溫性、吸水性。
此處所言的單紗纖度,係自本發明之海島複合纖維的紗束直接去除99%以上的海成分,將所採集的複合極細纖維束在25℃的溫度55%RH的濕度之環境下測定每 單位長度的重量,自其值算出相當於10,000m的重量。將該複合極細纖維束之重量除以纖維束中所存在的絲數(相當於島數),算出單紗纖度。重複10次相同操作,將其單純平均值之小數點第4位以下予以四捨五入後之值當作複合極細纖維的單紗纖度。
又,作為具有伸張性的高密度織物,係可利用作為羽絨服等之外衣,藉由複合極細纖維形成的微細凹凸所致的深色效果,可展現以往之纖維所無法表現的具有深度之優異的顯色性。
此本發明的特徵之複合型島成分的截面形狀,係除了正圓截面,短軸與長軸之比(扁平率)大於1.0的扁平截面係當然,另還可採取三角形、四角形、六角形、八角形等之多角形截面、在一部分具有凹部之不倒翁截面、Y型截面、星型截面等之各式各樣的截面形狀,藉由此等之截面形狀,布帛的表面特性或力學特性之控制係成為可能。
於本發明之島成分中,特徵為2種類以上的聚合物作為一體存在,除了極細纖維的特性展現,還擔保紡紗或延伸中的製紗性及高次加工通過性。因此,於將經捲取的複合纖維或其複合纖維予以高次加工之際,必須預防剝離或分離,為此,聚合物A與聚合物B的接合部之長度L(第3圖之4)與複合島成分直徑D(第3圖之5)之比L/D必須為0.1至10.0。
此處所言的接合部之長度L及2種類以上的聚合物所複合化的島成分之直徑D係如以下求得。
即,以環氧樹脂等的包埋劑來包埋包含海島複合纖維之複絲,用穿透式電子顯微鏡(TEM),以能觀察100條以上的島成分之倍率,拍攝其橫截面的影像。此時,若施予金屬染色,則可利用聚合物間的染色差,使島成分及該島成分的接合部之對比清晰化。自所拍攝的各影像中,測定於同一影像內任意抽樣的100條之島成分的外接圓直徑,其值係相當於本發明所謂的島成分直徑D。此處,當於1條的複合纖維中,無法觀察100條以上的島成分的情形,觀察包含其他纖維的合計100條以上之島成分即可。此處所言的外接圓直徑,係意味自二維所拍攝的影像中,將對纖維軸呈垂直方向的截面當作切斷面,於此切斷面以2點以上最多地外接之正圓的直徑。若使用第3圖所示之雙金屬構造的島成分來說明,則第3圖之虛線(第2圖之5)所示的圓係相當於此處所言的外接圓。
又,使用已測定島成分直徑D的影像,針對100條以上的島成分進行評價。測定二維所見到的聚合物A與聚合物B接著之長度的值,係相當於本發明所言的接合部之長度L。具體地,實施例之項目中,於「D.島成分直徑及島成分直徑偏差(CV[%])」中說明。
再者,於本發明之海島複合纖維中,L/D亦可設為10.0以上,但為了使後述用於達成本發明之噴嘴設計成為容易,將L/D之實質的上限設為10.0。
於本發明之海島複合纖維中,在複合島成分中,L/D必須成為0.1~10.0。所謂L/D為0.1~10.0, 係意指「2種類以上的聚合物具有明確的接觸面而成為一體並接合」,於剝離或分離中,相對於島成分直徑(D),接合部的長度(L)宜具有一定的長度而存在。關於此點,作為即使於製紗步驟或高次加工步驟等中複合纖維彎曲或擦過等,施加強的外力的情況,複合型的島成分係不剝離或分離而可存在的範圍,規定L/D之範圍。
於此剝離抑制之觀點中,當本發明之複合型的島成分係實質地一個聚合物被另一個聚合物被覆之芯鞘型(第1(a)圖)、分割型(第1(c)圖)及海島型(第1(d)圖)時,較佳為將L/D之值設為1.0以上10.0以下,更佳為將L/D設為1.0以上5.0以下。若為該範圍,則意指在複合型的島成分中,聚合物彼此具有充分的接觸面而存在,比較薄地形成之島成分的海部係可不發生破裂或剝離等而存在。
又,於雙金屬型(第1(b)圖)的島成分中,從剝離抑制之觀點而言,較佳為將L/D之值設為0.1以上5.0以下。尤其於雙金屬型的島成分中,由於以在去除海成分之際或因其後的熱處理而展現因應聚合物的收縮差之螺旋構造作為特徵,故若考慮此構造的展現以及螺旋構造的極細纖維之耐久性,則更佳為將L/D設為0.1以上1.0以下。
如以上,於本發明之海島複合纖維中,具有以往所沒有之具有2種類以上的聚合物成為必要之接合面而存在的複合型之島成分,於去除海成分時,可採集以往所沒有之具有2種類以上的聚合物之特性的極細 纖維。於此,包含此複合型的島成分之極細纖維的特徵,係雖然具有依賴於其纖維直徑的優異觸感,但除了力學特性、耐磨耗性或膨鬆性,還可賦予高機能加工處理、形態控制等之用途發展中所必要的機能。因此,為了擔保此特徵性觸感,較佳為複合型的島成分之直徑(島成分直徑:D)為0.2μm至10.0μm。
於本發明之海島複合纖維中,亦可能將島成分直徑設為小於0.2μm,但藉由設為0.2μm以上,於製紗步驟中,可抑制島成分部分地斷裂等,或可預防後加工步驟中的斷紗等。又,於自本發明之海島複合纖維來產生極細纖維時,具有加工條件之設定成為簡易之效果。另一方面,為了讓本發明目的之極細纖維才有的纖細觸感、微細纖維間空隙織成的各式各樣機能,與通常的纖維比較下成為優勢者,較佳為島成分直徑為10μm以下。本發明之島成分直徑係可在0.2至10.0μm之範圍中按照加工條件或目的之用途來適宜設定,但為了使前述極細纖維才有的特性成為更有效果者,較佳為島成分直徑為0.5μm~7.0μm之範圍。再者,若考慮到高次加工中的步驟通過性、脫海條件設定之簡易性、操作性,則特佳為1.0μm~5.0μm。
本發明之島成分較佳為具有10μm以下的極細之直徑,但於提高包含其島成分的極細纖維之品位的觀點,島成分直徑之偏差較佳為1.0~20.0%。若為該範圍,則意指於同複合截面中,不存在部分地粗大之島成分或極小之島成分,意指島成分皆為均質。此係在製紗 步驟或高次加工步驟中,於複合纖維截面中應力不偏向於一部分的島成分,由於成為均等地分配,島成分皆成為高配向,形成充分的纖維構造。又,從宏觀中在複合纖維的截面,抑制應力發生偏向、誘發斷紗等之觀點而言較佳。特別地,於施予脫海處理之際,此效果係間接地影響,於此偏差小時,由於前述之纖維構造差或其比表面積之變化受到抑制,故沒有極細纖維的斷裂或脫落等,成為品位優異之極細纖維。基於以上之觀點,島成分直徑偏差愈小愈佳,更佳為設為1.0~15.0%。特別地,於具有雙金屬構造的極細纖維之情況中,其膨鬆性或伸張性,係依賴於應力之經歷所伴隨的內部能量蓄積之部分大,島成分直徑偏差特佳為1.0~10.0%。若為該範圍,則例如,應力偏向於島成分之一部分且螺旋構造的展現程度部分地不同之極細纖維係變得不存在。因此,變得不會部分地起毛等,使用於內衣等之直接與人的肌膚接觸的製品或接受外層的擦過之製品等時為合適。
此處所言的島成分直徑偏差,係以與前述島成分直徑同樣之方法,二維地拍攝海島複合纖維之截面,自對於經任意地抽樣100條以上的島成分所測定之島成分直徑的值而求得。即,自島成分直徑之平均值及標準偏差,作為島成分直徑偏差(島成分直徑CV[%])=(島成分直徑的標準偏差/島成分直徑的平均值)×100(%)所算出之值。對於經同樣地拍攝之10個影像,評價此值,將10個影像的評價結果之單純的數平均當作島成分直徑偏差,小數點第2位以下係四捨五入。
本發明中的海島複合纖維及極細纖維,若考慮在高次加工中的步驟通過性或實質的使用,則宜具有一定以上的韌性,可將纖維的強度與延伸度當作指標。此處所言的強度,係在JIS L 1013(1999年)所示的條件下,求得纖維的荷重-伸長曲線,將斷裂時的荷重值除以初期纖度之值,所謂的延伸度,係將斷裂時的伸長除以初期試樣長度之值。此處,所謂的初期纖度,係意指自將纖維的單位長度之重量複數次測定後之單純的平均值,算出每10000m的重量之值。
本發明之複合纖維的強度係較佳為0.5~10.0cN/dtex,延伸度係較佳為5~700%。於本發明之海島複合纖維中,強度的可實現的上限值為10.0cN/dtex,延伸度可實現的上限值為700%。又,將本發明之極細纖維使用於內衣或外衣等之一般衣料用途時,較佳為將強度設為1.0~4.0cN/dtex,將延伸度設為20~40%。又,於使用環境為嚴苛的運動衣料用途等中,較佳為將強度設為3.0~5.0cN/dtex,將延伸度設為10~40%。考慮在產業材料用途,例如,作為擦拭布或研磨布使用時,變得邊在荷重下拉扯邊擦過對象物。
因此,若將強度設為1.0cN/dtex以上、將延伸度設為10%以上,則由於在擦拭中等極細纖維沒有斷裂脫落等而適宜。
如以上於本發明之纖維中,宜按照目的用途等來控制製造步驟的條件,藉此調整其強度及延伸度。
本發明之海島複合纖維係可作為纖維捲取包裝或絲束、切段纖維、棉絮、纖維球、繩索、毛圈、編織物、不織布等多樣的中間體,進行脫海處理等而產生極細纖維,可作為各式各樣的纖維製品。又,本發明之海島複合纖維亦可未處理而直接部分地去除海成分或進行脫島處理等而成為纖維製品。
以下詳述本發明之海島複合纖維的製造方法之一例。
本發明之海島複合纖維係可藉由將具有島成分的海島複合纖維予以製紗而製造,該島成分係2種類以上的聚合物具有接合面所形成。此處,作為將本發明之海島複合纖維予以製紗之方法,從提高生產性的觀點而言,熔融紡紗的海島複合紡紗係合適。當然,進行溶液紡紗等,亦可得到本發明之海島複合纖維。惟,作為將本發明之海島複合紡紗予以製紗之方法,於纖維直徑及截面形狀的控制優異之觀點,較佳為使用海島複合噴嘴之方法。
使用習知的管型海島複合噴嘴來製造本發明之海島複合纖維,係在控制島成分的截面形狀方面為非常困難。即,於本發明之複合型的島成分中,不同之2種類以上的聚合物必須接觸、接合。然而,於以往的管型噴嘴中,用於形成島成分的管係因該管本身的厚度而自然地在可接近之距離有極限。又,由於比什麼都需要藉由機械加工來熔接管,考慮熔接時的管之變形預防,在相鄰的管之間必須分離某程度(數百微米)以上而 進行加工。因此,使2種類以上的聚合物實質地接合者係非常困難,於以往的噴嘴技術中,無法達成本發明之海島複合纖維。
又,於以往的噴嘴技術中,無法達成本發明的本質上之主要原因,可舉出必須將所控制的聚合物量控制為10-5g/min/hole量級之比習知技術所用的條件還低數個位數的極少之聚合物量。即,於至高10-1g/min/hole左右的控制之以往的噴嘴技術中,非常難以達成如本發明之海島複合纖維之具有複合型的島成分之海島複合纖維。於此點,本發明者等專心致力地檢討,發現使用如第4圖所例示的海島複合噴嘴之方法,係適用於達成本發明之目的。
第4圖中所示的複合噴嘴係在自上方起積層有計量板6、分配板7及吐出板8之大的3種類之構件的狀態下,併入紡紗組件內,供予紡紗。附帶一提,第4圖係使用聚合物A(島成分1)、聚合物B(島成分2)及聚合物C(海成分)的3種類聚合物之例。此處,於本發明之海島複合纖維中,藉由溶解聚合物C,將包含聚合物A及聚合物B之複合型的島成分當作極細纖維時,只要島成分為難溶解成分,海成分為易溶解成分即可。又,若需要,亦可使用包含前述難溶解成分與易溶解成分以外的聚合物之4種類以上的聚合物來製紗。於活用如此4種類以上的聚合物之複合紡紗中,用以往的管型之複合噴嘴係非常難以達成,較佳仍為使用如第4圖所舉例表示之利用微細流路的複合噴嘴。
於第4圖所舉例表示的噴嘴構件中,計量板6係將各吐出孔及海與島的兩成分之每分配孔的聚合物量予以計量而流入,藉由分配板7,控制單(海島複合)纖維的截面中之海島複合截面及島成分的截面形狀。其次,藉由吐出板8,擔任將在分配板7所形成的複合聚合物流予以壓縮、吐出之任務。為了避免複合噴嘴之說明錯綜複雜,雖然未圖示,但關於在計量板上積層的構件,可使用配合紡紗機及紡紗組件,形成有流路之構件。亦即,藉由使計量板6配合既有的流路構件而設計,可直接活用既有的紡紗組件及其構件。因此,不需要特別為了該複合噴嘴而將紡紗機予以專用化。
又,實際上於流路-計量板間或計量板6-分配板7之間可積層複數片的流路板(未圖示)。此係以作成在噴嘴截面方向及單纖維的截面方向中,設置高效率地移送聚合物之流路,並導入至分配板7之構成為目的。自吐出板8所吐出的複合聚合物流,係依照以往的熔融紡紗法,冷卻固化後,給予油劑,以成為規定的周速之輥來牽引,而成為本發明之海島複合纖維。
以下,對於第4圖所例示的複合噴嘴,自經過計量板6、分配板7,成為複合聚合物流,到該複合聚合物流由吐出板8的吐出孔吐出為止,沿著聚合物自複合噴嘴的上游到下游的流動,依順次說明。
來自紡紗組件上游,聚合物A、聚合物B及聚合物C係流入計量板的聚合物A用計量孔9-(a)、聚合物B用計量孔9-(b)及聚合物C用計量孔9-(c),藉由 下端所穿設的收縮孔計量後,流入分配板8。於此,各聚合物係藉由在各計量孔所具備的收縮口所致之壓力損失來計量。此收縮口的設計目標係壓力損失成為0.1MPa以上。另一方面,為了抑制此壓力損失成為過剩而構件變形,較佳為設計成30.0MPa以下。此壓力損失係由每計量孔的聚合物之流入量及黏度來決定。例如,在使用280℃的溫度、1000s-1的應變速度之黏度為100~200Pa‧s之聚合物,於280~290℃的紡紗溫度、每計量孔的吐出量為0.1~5.0g/min,進行熔融紡紗時,計量孔的收縮口若為孔徑0.01~1.00mm、L/D(吐出孔長/吐出孔徑)0.1~5.0,則可計量性良好地吐出。當聚合物的熔融黏度變成比上述黏度範圍小時或各孔的吐出量降低時,可以將孔徑接近上述範圍的下限之方式使縮小或者/或以將孔長接近上述範圍之上限之方式延長。相反地當高黏度或吐出量增加時,孔徑及孔長可各自進行相反的操作。
又,較佳為積層複數片的此計量板6,階段地計量聚合物量,更佳為分成2階段至10階段,設置計量孔。將此計量板或者計量孔分成複數次之模式,係適合於控制10-5g/min/hole程度之與比習知技術所用的條件還低數個位數的極少量之聚合物。
自各計量孔9所吐出的聚合物,係分別流入分配板7的分配溝10。於分配板7中,穿設能積留自各計量孔9所流入的聚合物之分配溝10與在此分配溝之下面用於使聚合物流到下游的分配孔11。於分配溝10中,較佳為穿設有2孔以上的複數之分配孔11。又,分 配板9較佳為藉由複數片積層,而在一部分將各聚合物個別地重複合流-分配。此若成為複數的分配孔11-分配溝10-複數的分配孔11之重複進行的流路設計,則聚合物流可流入其他的分配孔11。因此,假如分配孔11係部分地閉塞時,也可藉由下游的分配溝10來填補缺少的部分。又,藉由在同一的分配溝中10穿設複數的分配孔11,並重複此,即使閉塞的分配孔11之聚合物流入其他的孔,其影響也實質上成為無。再者,設置此分配溝10的效果,為在經過各式各樣的流路,即經過熱經歷的聚合物係複數次合流,在黏度偏差的抑制之點亦大。特別地於本發明之海島複合纖維中,由於必須將至少3種類以上的聚合物予以複合紡紗,於提高複合截面的精度之觀點中,此對於熱經歷或黏度偏差之考慮係有效果的。又,於如此的分配孔11-分配溝10-分配孔11之重複進行的設計之情況,若成為相對於上游的分配溝,下游的分配溝係在圓周方向中以1~179°之角度配置,使由不同的分配溝所流入的聚合物合流之構造,則由於受到不同熱經歷等的聚合物係被複數次合流,故在海島複合截面的控制上有效果。又,此合流與分配的機構,若從前述目的而言,則較佳為自更上游部起採用,亦宜對於計量板6或其上游之構件也施予。具有如此構造的複合噴嘴係如前述地,聚合物的流動經常地安定化,本發明中所必要的高精度之海島複合纖維之製造係成為可能。
此處吐出孔每1孔的島數,理論上為在各自1條起至空間容許的範圍中可無限地製作。作為實質上可實施的範圍,總島數為2~10000島係較佳的範圍。島填充密度只要是0.1~20.0島/mm2之範圍即可。
此處所言的島填充密度,係表示每單位面積的島數,此值愈大表示多島的海島複合纖維之製造愈可能。此處所言的島填充密度,係將自1個吐出孔所吐出的島數除以吐出導入孔的面積而求得之值。此島填充密度亦可藉由各吐出孔來變更。
複合纖維的截面形態以及島成分的截面形態(複合及形狀),係可藉由吐出板8正上方的最終分配板中之各分配孔9的配置來控制。
為了達成本發明之海島複合纖維,除了採用如此的新穎複合噴嘴,較佳還有使島成分聚合物(聚合物A或聚合物B)的熔融黏度I與海成分聚合物熔融黏度S之熔融黏度比(S/I)為0.1至2.0。此處所言的熔融黏度,係指藉由真空乾燥機,將碎片狀的聚合物作成含水率200ppm以下,藉由毛細管流變計而可測定之熔融黏度,意指於紡紗溫度的同剪切速度時之熔融黏度。又,本發明中所謂的島成分聚合物之熔融黏度I,係意指2種類以上的島成分聚合物中最高的熔融黏度。
本發明中島成分的截面形態,雖然基本上藉由分配孔的配置來控制,但各聚合物係合流,於形成複合聚合物流後,藉由縮小孔13在截面方向大幅地縮小。因此,當時的熔融黏度比,亦即,熔融聚合物的剛 性比會有對於截面的形成造成影響之情況。因此,於本發明中,更佳為S/I為0.1至1.0。特別地於該範圍中,聚合物的剛性係成為島成分高,海成分低,於製紗步驟或高次加工步驟中的伸長變形中,應力係優先地賦予島成分。因此,島成分成為高配向,由於纖維構造結實地形成,於以溶劑溶解海成分之際,可預防島成分被不需要的處理所劣化。再者,纖維構造已充分配向的島成分係在作為極細纖維時,亦具有良好的力學特性,而且於本發明之海島複合纖維中,由於島成分實質地擔負力學特性,故從海島複合纖維及極細纖維的力學特性之展現的觀點而言亦較宜。如此地力學特性進一步提高,從比較高張力之高次加工步驟的通過性或極細纖維的品位之觀點而言,亦為應受到注目之點。
又,尤其在製作具有雙金屬構造的島成分及包含其之極細纖維時,如前述其三維的螺旋構造之展現係大幅依賴於製紗步驟或高次加工步驟之內部能量的蓄積,從符合提高其訴求點的意思而言,S/I亦較佳為設為0.1至1.0。於螺旋構造的展現之觀點而言,S/I則變得愈小愈佳,但若考慮到複合聚合物流的吐出安定性等之紡紗性,則S/I設為0.3至0.8係更佳的範圍。
再者,關於以上的聚合物之熔融黏度,由於即使為同種的聚合物,也可藉由調整分子量或共聚合成分,而比較自由地控制,故於本發明中,熔融黏度係作為聚合物組合或紡紗條件設定之指標。
自分配板7所吐出的複合聚合物流係流入吐出板8。此處,吐出板8中,較佳為設置吐出導入孔12。所謂的吐出導入孔12,係用於使自分配板7所吐出的複合聚合物流在一定距離之間,對於吐出面垂直地流動者。此目的為緩和聚合物A、聚合物B及聚合物C之流速差,同時減低複合聚合物流在截面方向的流速分布。本發明中,為了使至少3種類以上的聚合物成為複合聚合物流,設置此吐出導入孔12係在截面形態等的吐出安定性之觀點中較宜。
於此流速分布的抑制之點中,較佳為藉由各聚合物在分配孔11中的吐出量、孔徑及孔數來控制聚合物的流速本身。惟,若將此併入噴嘴的設計中,則有限制島數等之情況。因此,雖然必須考慮聚合物分子量,但從流速比的緩和大致完成之觀點來而言,較佳為於將複合聚合物流導入縮小孔13之前,以10-1~10秒鐘(=吐出導入孔長/聚合物流速)為目標,設計吐出導入孔12。若為如此的範圍,則充分緩和流速的分布,在截面之安定性提高上發揮效果。
其次,複合聚合物流係在導入具有所欲的直徑之吐出孔之期間,藉由縮小孔13,沿著聚合物流在截面方向縮小。於此,複合聚合物流的中層之流線雖然為大致直線狀,但隨著接近外層,成為大幅彎曲。為了得到本發明的海島複合纖維,較佳為合併聚合物A、聚合物B及聚合物C,並在不破壞由無數的聚合物流所構成的複合聚合物流之截面形態下,使縮小。因此,此縮 小孔13的孔壁之角度,相對於吐出面,係以設定在30°~90之範圍為較佳。
於此縮小孔13中的截面形態之維持的觀點中,較佳為在吐出板正上方的分配板中,穿設許多的海成分用之分配孔,在複合聚合物流的最外層上設置海成分之層。此係因為自分配板所吐出的複合聚合物流,係藉由縮小孔而在截面方向大幅地縮小。於該情況下,在複合聚合物流的外層部,流動係被大幅地彎曲,而且受到與孔壁的剪切。若觀看此孔壁-聚合物流外層之詳細,則在與孔壁的接觸面中,由於剪切應力而流速慢,隨著至內層的行進而流速增加之在流速分布中會有發生傾斜的情況。即,上述之與孔壁的剪切應力,係可使在複合聚合物流的最外層所配置之包含海成分(C聚合物)之層來承擔,可使複合聚合物流尤其島成分流動安定化。因此,於本發明之海島複合纖維中,複合型的島成分之纖維直徑或截面形狀之安定性係顯著地升高。
如以上,經過吐出導入孔12及縮小孔13的複合聚合物流,係維持如分配孔11之配置的截面形態,自吐出孔14吐出成紡紗線。此吐出孔14具有控制複合聚合物流的流量,即再度計量吐出量之點與紡紗線上的牽伸比(=牽引速度/吐出線速度)之目的。吐出孔14的孔徑及孔長宜考慮聚合物的黏度及吐出量來決定。於製造本發明之海島複合纖維時,宜在吐出孔徑D為0.1~2.0mm、L/D(吐出孔長/吐出孔徑)為0.1至5.0之範圍中選擇。
本發明之海島複合纖維係可使用如以上的複合噴嘴來製造,若鑒於生產性及設備的簡易性,則宜以熔融紡紗實施,但若使用該複合噴嘴,則不用說即使為如溶液紡紗之使用溶劑的紡紗方法,也可製造本發明之海島複合纖維。
選擇熔融紡紗時,作為島成分及海成分,例如,可舉出聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸丙二酯、聚丙烯、聚烯烴、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚醯胺、聚乳酸、熱塑性聚胺基甲酸酯、聚苯硫等之可熔融成形的聚合物及彼等之共聚物。聚合物之熔點若為165℃以上,則耐熱性良好而特佳。又,於聚合物中亦可含有氧化鈦、矽石、氧化鋇等之無機質、碳黑、染料或顏料等之著色劑、阻燃劑、螢光增白劑、抗氧化劑或紫外線吸收劑等之各種添加劑。
島成分(難溶解成分)及海成分(易溶解成分)之組合,係宜按照目的用途來選擇難溶解成分,以難溶解成分的熔點為基準,選擇在相同紡紗溫度下可紡紗的易溶解成分。於此,從使海島複合纖維的島成分之纖維直徑及截面形狀的均質性提高之觀點而言,較佳為考慮前述的S/I(熔融黏度比),調整各成分的分子量等。又,活用本發明之海島複合纖維,製造複合極細纖維時,對於在脫海所使用的溶劑之難溶解成分(島成分)與易溶解成分(海成分)之溶解速度差愈大愈佳,可以3000倍為止的範圍為目標,自前述聚合物中選擇組合。
作為海成分聚合物,宜選自聚酯及其共聚物、聚乳酸、聚醯胺、聚苯乙烯及其共聚物、聚乙烯、聚乙烯醇等之可熔融成形,且比其他成分更顯示易溶解性的聚合物。作為海成分,較佳為在水系溶劑或熱水等中顯示易溶解性的共聚合聚酯、聚乳酸、聚乙烯醇等,特別地使用聚乙二醇、鈉磺基間苯二甲酸(sodium sulfoisophthalic acid)單獨或組合共聚合的聚酯或聚乳酸,從紡紗性及在低濃度的水系溶劑中簡單地溶解之觀點而言較佳。又,於脫海性及脫海後的極細纖維之開纖性的觀點中,特佳為聚乳酸、5-鈉磺基間苯二甲酸以3mol%至20mol%共聚合的聚酯及除了前述5-鈉磺基間苯二甲酸還有以5wt%至15wt%之範圍共聚合有分子量500至3,000的聚乙二醇之聚酯。特別地,於上述之5-鈉磺基間苯二甲酸單獨及除了5-鈉磺基間苯二甲酸還共聚合有聚乙二醇的聚酯中,雖然維持結晶性,但因於製紗步驟中不阻礙島成分的變形而可形成高配向的纖維構造,從製紗性、操作性以及纖維特性的觀點而言較宜。
作為於由本發明之海島複合纖維來製造雙金屬型的複合極細纖維時之適合的島成分聚合物之組合,較佳為在施予加熱處理時產生收縮差的聚合物之組合。於如此的觀點中,在熔融黏度產生10Pa‧s以上的黏度差之程度,分子量或組成具有差異的聚合物之組合係較宜。
作為具體的聚合物之組合,可在聚合物A與聚合物B變更分子量,使用聚對苯二甲酸乙二酯、聚 萘二甲乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸丙二酯、聚醯胺、聚乳酸、熱塑性聚胺基甲酸酯、聚苯硫,或以其中一個作為均聚物,以另一個作為共聚合聚合物使用,此從抑制剝離的觀點較佳。又,於藉由螺旋構造而提高膨鬆性的觀點,較佳為聚合物組成為相異的組合,例如,較佳為以聚合物A/聚合物B係聚對苯二甲酸乙二酯/聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸乙二酯/聚對苯二甲酸丙二酯、聚對苯二甲酸乙二酯/熱塑性聚胺基甲酸酯、聚對苯二甲酸丁二酯/聚對苯二甲酸丙二酯。
本發明中的紡紗溫度,係於由前述觀點所決定使用的聚合物之中,宜主要為高熔點、高黏度之聚合物顯示流動性之溫度。此顯示流動性的溫度亦隨著聚合物特性或其分子量而不同,但該聚合物的熔點係成為基準,設定在熔點+60℃以下即可。若為此以下之溫度,則在紡紗頭或紡紗組件內聚合物不會熱分解等,可抑制分子量降低,良好地製造本發明之海島複合纖維。
本發明中的聚合物之吐出量,作為可邊維持安定性邊熔融吐出之範圍,可舉出每吐出孔為0.1g/min/hole至20.0g/min/hole。此時,較佳為考慮到能確保吐出安定性的吐出孔之壓力損失。此處所言的壓力損失,較佳為以0.1MPa~40MPa為目標,根據與聚合物的熔融黏度、吐出孔徑、吐出孔長之關係,將吐出量由有關的範圍來決定。
將本發明中使用的海島複合纖維予以紡紗時的島成分(聚合物A+聚合物B)與海成分(聚合物C) 之比率,以吐出量為基準,可在以重量比計海/島比率為5/95~95/5之範圍中選擇。從提高島比率與極細纖維的生產性之觀點而言,於該海/島比率之內較宜。惟,作為海島複合截面的長期安定性及可有效率地、且邊維持安定性邊平衡良好地製作極細纖維之範圍,此海/島比率更佳為10/90~50/50。更且若考慮到使脫海處理迅速完成、使極細纖維的開纖性提高的方面,則特佳為10/90~30/70。
本發明之海島複合纖維之特徵為其島成分具有複合形態,該島成分中的聚合物A與聚合物B之比率,較佳為在以吐出量為基準以重量比計聚合物A/聚合物B=10/90至90/10之範圍中選擇。此島成分中的比率,係按照目的之力學特性及給予極細纖維之特性來選擇,若為如此的範圍內,則可製造本發明目的之具有2種類以上的聚合物之特性的複合極細纖維。
自吐出孔所熔融吐出的紗條係被冷卻固化,藉由賦予油劑等而集束,藉由周速經規定的輥來牽引。此處,該牽引速度係可由吐出量及目的之纖維直徑來決定,於本發明中,從安定地製造海島複合纖維之觀點而言,可舉出100m/min至7,000m/min作為較佳的範圍。此經紡紗的海島複合纖維,從提高熱安定性或力學特性之觀點而言,較佳為進行延伸,可暫時將經紡紗的海島複合纖維捲取後,施予延伸,或可暫時不捲取,於紡紗之後接著進行延伸。
作為此延伸條件,例如,於包含一對以上的輥的延伸機中,若為一般包含可熔融紡紗的顯示熱塑 性之聚合物之纖維,則可藉由設定在玻璃轉移溫度以上熔點以下之溫度的第1輥與相當結晶化溫度的第2輥之周速比,在纖維軸方向中不勉強地拉長,且予以熱定型並捲取。又,在不顯示玻璃轉移的聚合物的情形,可進行海島複合纖維的動態黏彈性測定(tanδ),將所得之tanδ的高溫側之波峰溫度以上的溫度當作預備加熱溫度,進行選擇。此處,從提高延伸倍率,使力學物性升高之觀點而言,多階段施行此延伸步驟者亦為合適的手段。
為了由本發明之海島複合纖維來產生複合極細纖維,可在易溶解成分能溶解的溶劑等中,浸漬複合纖維以去除易溶解成分。當易溶出成分為共聚合有5-鈉磺基間苯二甲酸或聚乙二醇等之共聚合聚對苯二甲酸乙二酯或聚乳酸等時,可使用氫氧化鈉水溶液等之鹼水溶液。作為以鹼水溶液來處理本發明的複合纖維之方法,例如,可在作成為複合纖維或包含其之纖維構造體後,浸漬於鹼水溶液中。此時,由於鹼水溶液若加熱至50℃以上,則可加快水解之進行而較佳。又,若利用流體染色機等進行處理,則由於可一次進行大量的處理,生產性亦良好,從工業的觀點而言較佳。
如以上,以一般的熔融紡紗法為基礎,說明本發明的極細纖維之製造方法,惟當然亦可藉由熔噴法及紡黏法來製造,再者也可藉由濕式及乾濕式等的溶液紡紗法等來製造。
[實施例]
以下舉出實施例,具體地說明本發明的極細纖維。
對於實施例及比較例,進行下述之評價。
A.聚合物之熔融黏度
藉由真空乾燥機,使碎片狀的聚合物作成為含水率200ppm以下,藉由東洋精機製Capilograph 1B,階段地變更應變速度,測定熔融黏度。再者,測定溫度係與紡紗溫度同樣,在實施例或比較例中,記載1216s-1之熔融黏度。附帶一提,自將樣品投入加熱爐起至測定開始為止為5分鐘,於氮氣環境下進行測定。
B.纖度(海島複合纖維、複合極細纖維)
所採集的海島複合纖維,係在25℃的溫度55%RH的濕度之環境下,測定每單位長度的重量,自其值算出相當於10,000m的重量。將此重複10次測定,將其單純平均值之小數點以下四捨五入後之值當作纖度。
評價複合極細纖維的單紗纖度時,直接將來自海島複合纖維的紗束去除99%以上的海成分,將所採集的複合極細纖維束在與海島複合纖維相同的環境下測定每單位長度的重量,算出相當於10,000m的重量。將該複合極細纖維束之重量除以纖維束中所存在的絲數(相當於島數),算出單紗纖度。重複10次相同操作,將其單純平均值之小數點第4位以下四捨五入後之值當作複合極細纖維之單紗纖度。
C.纖維之力學特性
將海島複合纖維及極細纖維,使用ORIENTEC公司製拉伸試驗機「Tensilon」(註冊商標)UCT-100,在20cm的試料長度、100%/min的拉伸速度之條件下測定應力-應變曲線。讀取斷裂時的荷重,將該荷重除以初期纖度而算出強度,讀取斷裂時的應變,使除以試料長度後之值成為100倍,算出斷裂延伸度。所有值皆在每水準重複此操作5次,求出所得之結果的單純平均值,強度為將小數點第2位四捨五入後之值,延伸度為將小數點以下四捨五入後之值。
D.島成分直徑及島成分直徑偏差(CV[%])
以環氧樹脂包埋海島複合纖維,用Reichert公司製FC‧4E型冷凍切片系統來凍結,以具備鑽石刀的Reichert-Nissei ultracut N(超薄切片機)來切削後,用(股)日立製作所製穿透式電子顯微鏡(TEM)H-7100FA,以可觀察到島成分合計為100條以上之倍率,拍攝其切削面。自此影像中抽出任意選定的100條之島成分,使用影像處理軟體(WINROOF)來測定全部的島成分直徑,求得平均值及標準偏差。由此等的結果,根據下述式算出纖維直徑CV%[%]。
島成分直徑偏差(CV[%])=(標準偏差/平均值)×100
全部之值係對於10處的各照片進行測定,將10處的平均值當作島成分直徑及島成分直徑偏差。島成分直徑為μm單位,將小數點第2位以下四捨五入,島成分直徑偏差係將小數點第2位以下四捨五入者。
E.膨鬆性
將包含在各紡紗條件下所採集的海島複合纖維之布帛,於以海成分能溶解的溶劑所充滿的脫海浴(浴比1:100)中,溶解去除99wt%以上的海成分,得到包含複合極細纖維之布帛。此布帛係依據JIS L 1096(2010)來評價膨鬆性。
即,採集2片約200mm×200mm之試驗片,測定各自在25℃的溫度55%RH的濕度下放置1天時的質量。自該質量求得每單位面積的質量(g/m2),算出其平均值,將小數點第2位以下四捨五入。對於已測定質量的布帛之不同的5個地方,使用厚度測定器,測定一定壓量下的厚度,將其平均值以mm單位,將小數點第3位四捨五入而求得。此處,所謂的一定壓力,係當布帛為梭織物(woven fabric)時係23.5kPa,為針織物(knitted fabric)時係0.7kPa。
自所測定的每單位之厚度t(mm)及每單位之質量Sm(g/m2),依照下述式,求得布帛的膨鬆性Bu(cm3/g),將小數點第3位以下四捨五入而求得。
F.伸張性(伸縮伸長率)
將包含在各紡紗條件下所採集的海島複合纖維之針織物,於以海成分能溶解的溶劑所充滿的脫 海浴(浴比1:100)中,溶解去除99wt%以上的海成分,解編而得到複合極細纖維。使所採集的複合極細纖維作成為絞紗(1m×10次捲繞),在25℃的溫度55%RH的濕度下放置1天後,測定施加1.8×10-3cN/dtex的荷重時之絞紗長(初期試料長度:L0)。接著,將荷重作成為88.2×10-3cN/dtex,測定60秒鐘後的絞紗長(L1),依照下述式測定伸縮伸長率E(%)。每1水準重複5次相同操作,將其平均值在小數點第2位四捨五入而求得。
(實施例1)
島成分1使用聚對苯二甲酸乙二酯(PET1,熔融黏度:140Pa‧s),島成分2使用聚對苯二甲酸丙二酯(3GT,熔融黏度:130Pa‧s),作為海成分,使用共聚合有8.0莫耳%的5-鈉磺基間苯二甲酸及10wt%的分子量1,000的聚乙二醇之聚對苯二甲酸乙二酯(共聚合PET1,熔融黏度:45Pa‧s),將各成分在280℃各自熔融後,進行計量,流入併有第4圖所示的複合噴嘴之紡紗組件中,自吐出孔吐出複合聚合物流。再者,吐出板正上方的分配板,係島成分1用分配孔(第5圖之15)、島成分2用分配孔(第5圖之16)及海成分用分配孔(第5圖之17)成為第5(a)圖所示的排列圖案,於1條的海島複合纖維中形成具有250島的雙金屬型之複合形態 的島成分者。又,吐出板係使用5mm的吐出導入孔長、60°的縮小孔之角度、0.5mm的吐出孔徑、1.5的吐出孔長/吐出孔徑者。
島1/島2/海之複合比係以重量比成為35/35/30之方式,藉由吐出量來調整(總吐出量30g/min)。將熔融吐出的紗條予以冷卻固化後,給予油劑,以1,500m/min紡紗速度捲取而得到未延伸纖維。再者,於經加熱至80℃與130℃的輥間,將未延伸纖維延伸至3.2倍(延伸速度800m/min),得到海島複合纖維(104dtex-15絲)。
再者,此海島複合纖維係形成如第2圖所示之島成分規則地配置之海島複合截面,該島成分係形成如第1(b)圖所示之島成分1與島成分2經貼合的雙金屬型之複合截面。此雙金屬型的島成分具有正圓之形狀,島成分直徑(D)為1.3μm,接合部的長度(L)為0.4μm,L/D=0.3且具有充分的接合面而存在,島成分直徑偏差為5.1%之偏差非常地小。
實施例1所得之海島複合纖維的力學特性,係具有3.9cN/dtex的強度、38%的延伸度且進行高次加工的充分力學特性,即使加工為梭織物或針織物時,也完全不發生斷紗等。
將實施例1之海島複合纖維所作成的針織物的試驗片,於經加熱至90℃的1wt%之氫氧化鈉水溶液中,脫海99wt%以上的海成分。實施例1之海島複合纖維係如前述,由於島成分均等地配置,且島成分直徑偏差非常地小,故沒有部分劣化的島成分存在,脫海處理係有 效率地進行。調查此脫海時的極細纖維之脫落,結果脫海時的極細纖維不脫落,試驗片無絨毛等,品位優異。以(股)KEYENCY公司製雷射顯微鏡VK-X200觀察此試驗片的側面及截面,結果可觀察到三維地展現螺旋構造之雙金屬型的極細纖維,可確認此極細纖維束1條的截面為高度245μm、寬度770μm之具有優異的膨鬆性者。
此試驗片雖然具有來自極細纖維的纖細觸感,但具有膨鬆感,具有擁有伸張性的舒適性優異之觸感。利用此試驗片,調查膨鬆性及伸張性,結果具有如表1所示之優異特性,為比較例所示之包含單獨聚合物的極細纖維所絕對無法達成者。結果示於表1。
(實施例2)
除了將島成分2變更為聚對苯二甲酸丁二酯(PBT,熔融黏度:160Pa‧s)以外,完全依照實施例1而得到海島複合纖維。
於實施例2之海島複合纖維中,具有貼合有PET1與PBT的雙金屬構造之島成分,該島成分之均質性係與實施例1同樣地優異。
將實施例2之海島複合纖維作成為針織物而製作試驗片,於與實施例1同樣之條件下去除海成分。調查此脫海時的極細纖維之脫落,結果與實施例1同樣地,脫海時的極細纖維不脫落,試驗片係品位優異。
於此試驗片的觀察結果中,可觀察到與實施例1同樣之三維地展現螺旋構造之雙金屬型的極細纖維,可確認此極細纖維束1條的截面為高度225μm、寬度700μm之具有優異的膨鬆性者。結果一併示於表1。
(實施例3)
除了島成分1使用實施例1所使用之PET1(熔融黏度:120Pa‧s),島成分2使用共聚合有7.0mol%的間苯二甲酸及4mol%的2,2雙{4-(2-羥基乙氧基)苯基}丙烷之聚對苯二甲酸乙二酯(PET2,熔融黏度:110Pa‧s),海成分為實施例1所使用之共聚合PET1(熔融黏度:35Pa‧s),紡紗溫度設為290℃,於經加熱至90℃與130℃之輥間延伸以外,完全依照實施例1而得到海島複合纖維。
於此海島複合纖維中,係形成具有貼合有PET1與PET2的雙金屬構造之島成分,脫海後的極細纖維與實施例1及實施例2比較下,雖然膨鬆性及伸張性略差,但與比較例1至比較例4所示的極細纖維比較下,特性大幅提高,無特別的問題。與實施例1同樣地進行試驗片之觀察,結果可知實施例3之極細纖維束1條的截面係高度200μm、寬度625μm,與實施例1比較下,展現具有更大的曲率半徑之螺旋構造。將此試驗片在室溫下,相對於試料長度伸長5%後,於自由的狀態(無荷重)下於經加熱至180℃的烘箱中進行乾熱處理10分鐘時,展現潛在的收縮性,曲率半徑縮小化且膨鬆性提高,可知成為與實施例1大致同等的形態(熱處理後的極細纖維束:高度215μm,寬度680μm)。結果一併示於表1。
(實施例4)
島成分1設為高分子量聚對苯二甲酸乙二酯(PET3,熔融黏度:160Pa‧s),島成分2設為低分子量聚對苯二甲酸乙二酯(PET4,熔融黏度:70Pa‧s),海成分為實施例1所使用之共聚合PET1(熔融黏度:35Pa‧s),紡紗溫度為290℃,於經加熱至90℃與130℃之輥間延伸以外,完全依照實施例1而得到海島複合纖維。
於此海島複合纖維及極細纖維中,藉由將高分子量的PET3使用於島成分1,而為與實施例1比較下力學特性提高者。另一方面,由於與實施例3同樣地螺旋構造之曲率半徑變大,而與實施例1比較下膨鬆性、伸張性略降低,但極細纖維束1條的截面為高度 170μm、寬度530μm,具有充分的膨鬆性。結果一併示於表1。
(實施例5)
除了將島成分1設為高分子量尼龍6(PA1,熔融黏度:170Pa‧s),將島成分2設為低分子量尼龍6(PA2,熔融黏度:120Pa‧s),海成分為實施例1所使用之共聚合PET1(熔融黏度:55Pa‧s),紡紗溫度為270℃以外,完全依照實施例1而得到海島複合纖維。
於自此海島複合纖維去除海成分而得之極細纖維中,藉由黏度不同的PA1與PA2形成雙金屬構造,而與實施例4同樣地展現曲率半徑大的螺旋構造。於極細纖維束1條的截面中,可確認高度180μm、寬度550μm,具有充分的膨鬆性。另一方面,與實施例4比較下,由於形成極細纖維的聚合物為尼龍6,雖然試驗片(針織物)之觸感為非常柔軟,但展現適度的伸張性,具有優異的觸感。結果一併示於表1。
(實施例6)
除了將島成分1設為高分子量聚苯硫(PPS1,熔融黏度:240Pa‧s),將島成分2設為低分子量聚苯硫(PPS2,熔融黏度:170Pa‧s),海成分設為共聚合有5.0莫耳%的5-鈉磺基間苯二甲酸之聚對苯二甲酸乙二酯(共聚合PET2,熔融黏度:110Pa‧s),紡紗溫度設為300℃,於經加熱至90℃與130℃之輥間延伸以外,完全依照實施例1而得到海島複合纖維。
於自此海島複合纖維去除海成分而得之極細纖維中,由於黏度不同的PPS1與PPS2形成雙金屬構造,展現三維的螺旋構造。因此,於極細纖維束1條的截面中,可確認高度150μm、寬度480μm,具有充分的膨鬆性,且極細纖維係以鬆散狀態存在(開纖性:良好)。聚苯硫由於疏水性,當作為極細纖維時,一般地其極細纖維束係成為特別凝聚的構造,多為缺乏開纖性者。另一方面,於實施例6之極細纖維束中,如前述,可知即使不進行分散處理等,也具有優異的開纖性。結果一併示於表1。
(比較例1)
為了驗證本發明之雙金屬構造所造成的效果,除了使用與實施例1相同的噴嘴,將島成分1及島成分2設為實施例1所使用之PET1,形成習知型的單獨成分所致之島成分,紡紗溫度設為290℃,於經加熱至90℃與130℃之輥間延伸以外,完全依照實施例1而得到海島複合纖維。
於此海島複合纖維之截面中,形成有PET1單獨的島成分,形成有規則的海島複合截面。此島成分係與實施例1同樣,島成分直徑(D)為1.3μm,由相同聚合物構成島,本發明所言之接合部不存在,L/D為0。
自將此海島複合纖維作成為針織物的試驗片,去除海成分,由於該島成分的規則排列,脫海處理係有效率地進行,無極細纖維的脫落等,其品位為無問題,但與實施例1之試驗片比較下缺乏纖細觸感。
對於此試驗片,與實施例1同樣地藉由雷射顯微鏡,觀察其側面及截面,結果確認實施例1所見到之螺旋構造係不展現,極細纖維的配向係以整齊之束狀存在。比較例1之極細纖維束1條的截面係高度110μm、寬度400μm,與實施例1比較下膨鬆性大幅降低,當然,與實施例1比較下試驗片的膨鬆性差,亦沒有伸張性。結果示於表2。
(比較例2、3)
與比較例1之目的相同,為了驗證本發明之效果,除了將島成分1及島成分2設為實施例1所使用之3GT(比較例2)、實施例2所使用之PBT(比較例3)以外,完全依照實施例1而得到海島複合纖維。
於此等的海島複合纖維之截面中,形成有3GT單獨(比較例1)或PBT單獨(比較例2)的島成分,形成有規則的海島複合截面。此等之島成分係與實施例1同樣地,島成分直徑(D)為1.3μm,由相同聚合物構成島,本發明所言之接合部不存在,L/D為0。
於自比較例2及比較例3的海島複合纖維去除海成分後的試驗片(針織物)中,聚合物特性作為主要因素,觸感雖略有變化,但膨鬆性及伸張性係遠不及實施例。結果一併示於表2。
(比較例4)
使用特開2001-192924號公報中記載的管型海島複合噴嘴(吐出孔每1孔的島數:250),聚合物為實施例1所使用之PET1,紡紗以後的條件係依照比較例1而得到海島複合纖維。於比較例4中,關於紡紗,亦無斷紗等,雖然無問題,但於延伸步驟中單紗斷紗,看到捲附於延伸輥上的錘。
若觀察此海島複合纖維之截面,則島成分形成變形的圓截面,在採用此管型的海島複合噴嘴時,由於海成分聚合物的黏度低,而在一部分(5個島~10個島)看到2個島以上的島成分熔黏處。因此,平均的島成分直徑係 平均為1.5μm左右,但該島成分直徑偏差為16%,比實施例1大。茲認為於前述延伸步驟中的單紗斷裂係起因於此截面的不均勻性。
自包含此海島複合纖維之試驗片(針織物),藉由與實施例1同樣之方法,去除海成分,結果部分地看到極細纖維起毛處,於該處理步驟中看到極細纖維之脫落。又,於此試驗片中,若與實施例1比較,則膨鬆性及伸張性差,觸感降低。觀察此極細纖維束1條之截面,結果高度100μm、寬度380μm,與比較例1同樣地,當與實施例1比較時膨鬆性大幅降低。結果一併示於表2。
(實施例7~9)
除了於1條的海島複合纖維中,以雙金屬構造的島成分各自形成5個島(實施例7)、15個島(實施例8)、1,000個島(實施例9)之方式,變更吐出板正上方的分配板以外,完全依照實施例2而得到海島複合纖維。此分配板的孔排列圖案係與實施例2相同,作成為第5(a)圖之排列圖案。
於此等之海島複合纖維中,島成分直徑(D)係隨著島數而變化,實施例7形成9.5μm、實施例8形成5.5μm、實施例9形成0.7μm的雙金屬構造之島成分。於任一截面中皆規則地配置島成分,島成分直徑偏差為5%以下之非常地均質。
將以與實施例2同樣地採集之海島複合纖維作成為針織物,藉由去除海成分,製作包含極細纖維 之試驗片。於此等之試驗片中,亦與實施例2同樣地未看見極細纖維之脫落,皆品位優異。
可知此等之試驗片的膨鬆性及伸張性係依賴於島成分直徑(極細纖維之纖維直徑)而變化,可按照其目的來控制。即,於纖維直徑大的實施例7中,與實施例2比較下,特別伸張性高,於實施例9中,雖然伸張性降低,但其纖細觸感係顯著。又,實施例8係膨鬆性與伸張性之平衡優異,作為高機能紡織品,具有能在內衣至外衣的範圍中廣泛發展的可能性。結果示於表3。
(實施例10)
除了以成為25g/min的總吐出量且島1/島2/海的複合比以重量比計為15/15/70之方式進行調整,變更為3,000m/min的紡紗速度、1.4倍的延伸倍率以外,完全依照實施例9而得到海島複合纖維。
於此海島複合纖維中,島成分與實施例9比較下,島成分直徑為0.3μm之進一步縮小化者,且以規則的島成分之排列、島成分偏差等,而維持精密的海島截面。
將實施例10之海島複合纖維作成為針織物,去除海成分之際,幾乎沒有看見極細纖維之脫落,品位為無問題。觀察此試驗片,結果儘管是纖維直徑0.3μm的微細極細纖維,卻展現因雙金屬構造所致的三維的螺旋構造。此極細纖維束1條的截面係高度45μm、寬度140μm,與實施例2比較下,極細纖維束1條的膨鬆性係表觀上降低。另一方面,為了使總纖度作成為類似者,預先使海島複合纖維作成為4條合紗,於經脫海的試驗片中,從極細纖維的纖維直徑之影響與實施例2進行比較,可作成具有非常微細的空隙之具有膨鬆性的極細纖維束。
根據如此的結果,針對實施例10,對於將海島複合纖維作成為4條合紗而作成的試驗片,評價膨鬆性及伸張性,結果可知具有比較優異的特性。結果一併示於表3。
(實施例11、12)
除了將島1/島2/海之複合比變更為以重量比計為14/56/30(實施例11)、56/14/30(實施例12)以外,完全依照實施例2而得到海島複合纖維。
可知於任一的海島截面中,皆形成具有2個凹部的不倒翁形狀之島成分,島成分直徑(D)為1.3μm,接合部之長度(L)為0.2μm,L/D=0.1。
將此等之海島複合纖維作成為針織物,去除海成分而製作試驗片。以與實施例1同樣之方法確認此試驗片之截面,結果可知於極細纖維之截面中,亦維持在海島截面所見到的不倒翁形狀之截面,L/D=0.1,即使在經脫海的情況,亦維持聚合物接合部。
於此等之極細纖維中,具有與實施例2不同的形態,極細纖維本身係扭轉而具有彎曲的構造,可知藉由變更此島成分1/島成分2之比率,能控制極細纖維之形態。結果一併示於表3。
(實施例13)
島成分1為共聚合有8.0莫耳%的5-鈉磺基間苯二甲酸之聚對苯二甲酸乙二酯(共聚合PET3,熔融黏度:110Pa‧s),島成分2為實施例5所使用之PA1(熔融黏度:120Pa‧s),海成分為實施例5所使用之共聚合PET1(熔融黏度:45Pa‧s),紡紗溫度設為280℃。於複合噴嘴中,使用在吐出板正上方具備成為第5(b)圖所示的排列圖案之分配板,具有島成分1成為芯部、島成分2成為鞘部之芯鞘型的複合形態之島成分係在每1條的 海島複合纖維中形成250島者(第4圖)。關於其他的條件,係依照實施例1,而得到海島複合纖維。
於此海島複合纖維中,根據處理前後的重量來調整處理溫度,除了海成分,還可更溶解去除島成分的芯部分。與實施例1同樣地觀察此極細纖維之截面,結果成為島成分1存在的部分已空洞化之具有中空截面的極細纖維。
於此極細中空纖維中,雖然具有來自極細纖維的纖細觸感,且具有輕量感,例如,可確認具有適合外衣的中棉等之柔軟且輕量性的特性。又,於截面觀察中,看不到極細纖維之中空部被破壞。推測此係因為在島成分1與海成分分別使用溶出速度為1.4倍左右差異的共聚合聚對苯二甲酸乙二酯,於去除海成分的期間,島成分1存在於極細纖維之芯部,故對於脫海步驟中之外力亦產生耐性。又,於此由於與島成分比較下海成分為低黏度,最終殘存的島成分2係承擔製紗步驟中所施加的應力,推測島成分2之纖維構造經高配向化係給予適宜的影響。結果示於表4。
(實施例14)
除了將島成分1設為實施例1所使用之PET1,將島成分2設為聚苯乙烯(PS,熔融黏度:100Pa‧s),紡紗溫度設為290℃,於經加熱至90℃與130℃的輥間,以2.5倍的倍率延伸以外,完全依照實施例13而得到海島複合纖維。
於此海島複合纖維中,具有形成有芯成分由島成分1,鞘成分由島成分2所構成之芯鞘型的島成分之海島截面。可確認即使將此海島纖維脫海時,鞘成分也不破裂,成為芯鞘型之極細纖維,關於其力學特性,確認亦具有優異的特性。
由於PS是非晶性聚合物,即使在作為纖維的情況,一般成為脆弱之纖維,難以活用。然而,於實施例14中,由於在芯部存在擔負力學特性的聚對苯二甲酸乙二酯,儘管為纖維直徑縮小化到1.6μm的極細纖維,卻具有耐得住實用的力學特性。此極細纖維係除了來自纖維直徑的比表面積,還可利用PS的非晶性而給予第3成分(機能劑等)或提高其保持性。又,於染色性之觀點中,由於非晶性的PS可被濃色地染色,可大幅改善以往之極細纖維的課題之一的顯色性。結果一併示於表4。
(實施例15)
除了將聚合物之組合設為如實施例13,使用在吐出板正上方具備有第5(c)圖之排列圖案的分配板之複合噴嘴(第4圖)以外,完全依照實施例13而得到海島複合纖維。
於所得之海島複合纖維中,在其截面中島成分1為島部(10條)、島成分2為海部的海島形態之島成分,係在每1條的海島複合纖維中形成250個島。
將此海島複合纖維作成針織物,以實施例13中記載之方法來溶解去除海成分及島成分1,結果得到在極細纖維的截面具有複數的蓮藕中空狀之截面的極細纖維。於此極細纖維中,由於具有特異的中空構造,即使對截面方向施加力時也難以破壞,可知得到對於壓縮變形具有耐性的極細中空纖維。結果一併示於表4。
產業上的利用可能性
本發明之海島複合纖維係可作為纖維捲取包裝或絲束、切段纖維、棉絮、纖維球、繩索、毛圈、編織、不織布等多樣的中間體,進行脫海處理等而產生極細纖維,可作成各式各樣的纖維製品。又,本發明之海島複合纖維亦可未處理而直接部分地去除海成分或進行脫島處理等而作成纖維製品。此處所言的纖維製品係從夾克、裙子、褲子、內衣等的一般衣料,至運動衣料、衣料材料、地毯、沙發、窗簾等的室內裝飾製品,汽車座椅等的車輛內部裝飾品,化妝品、化妝品面膜、擦拭布、健康用品等的生活用途,或研磨布、過濾器、有害物質去除製品、電池用隔板等的環境‧產業材料用途,縫合線、支架、人造血管、血液過濾器等的醫療用途。

Claims (10)

  1. 一種海島複合纖維,其係於纖維截面中,以島成分散佈在海成分中之方式配置的海島複合纖維,其中島成分具有有2種類以上的10Pa‧s以上的熔融黏度差之不同聚合物貼合成雙金屬構造的複合形態,該島成分的接合部之長度L與複合島成分直徑D之比L/D為0.1至10.0。
  2. 如請求項1之海島複合纖維,其中2種類以上的不同聚合物經接合的島成分之直徑為0.2μm至10.0μm。
  3. 如請求項1或2之海島複合纖維,其中於2種類以上的不同聚合物經接合的島成分中,島成分直徑偏差(CV%)為1.0~20.0%。
  4. 如請求項1或2之海島複合纖維,其中於2種類以上的不同聚合物經接合的複合型之島成分中,島成分之複合比為10/90至90/10。
  5. 如請求項1或2之海島複合纖維,其中島成分聚合物黏度I與海成分聚合物黏度S之比S/I為0.1至2.0。
  6. 如請求項1或2之海島複合纖維,其中島成分係接合成雙金屬型。
  7. 一種複合極細纖維,其係將如請求項1至6中任一項之海島複合纖維予以脫海處理所得。
  8. 如請求項7之複合極細纖維,其係與纖維軸呈垂直方向的纖維截面為具有2種類的聚合物經貼合之構造的雙金屬型,單紗纖度為0.001~0.970dtex,膨鬆性為14~79cm3/g。
  9. 如請求項8之複合極細纖維,其伸縮伸長率為41~223%。
  10. 一種纖維製品,其中如請求項1至6中任一項之海島複合纖維或如請求項7至9中任一項之複合極細纖維係構成至少一部分。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180098290A (ko) * 2015-12-25 2018-09-03 도레이 모노휘라멘토 가부시키가이샤 브러시용 모재 및 그것을 사용한 브러시
JP6638437B2 (ja) * 2016-02-05 2020-01-29 東レ株式会社 混繊糸、それを用いた織編物及びスエード調織編物
JP6759661B2 (ja) * 2016-03-30 2020-09-23 東レ株式会社 海島複合繊維
US20170342597A1 (en) * 2016-05-31 2017-11-30 Industrial Technology Research Institute Composite fiber and method for forming the same
CN109642369B9 (zh) * 2016-09-07 2021-10-12 东丽株式会社 层叠无纺布
CN109112670A (zh) * 2017-06-22 2019-01-01 东丽纤维研究所(中国)有限公司 一种海岛复合纤维、混纤纤维及海岛复合纤维的应用
US11478767B2 (en) 2017-08-23 2022-10-25 Sodi-Osis Movable device for filling catalytic reactor chambers
EP3741885A4 (en) * 2018-01-18 2021-10-20 Toray Industries, Inc. COLORABLE POLYOLEFIN FIBERS AND FIBER STRUCTURES THEREFORE
CN108261287B (zh) * 2018-01-30 2021-01-29 中原工学院 一种导湿保湿医用敷料及其制备方法
US20210085821A1 (en) * 2018-01-31 2021-03-25 Limited Liability Company "Elastic Titanium Implants" Composite surgical suture material based on polyfilamentous titanium thread and bioresorbable polymers
EP3812507A4 (en) * 2018-06-20 2022-01-26 Toray Industries, Inc. PROCESS FOR MAKING A LEAF ARTICLE
US11185844B2 (en) * 2018-07-31 2021-11-30 Toray Industries, Inc. Carrier for adsorbing organic matter
JP7275570B2 (ja) * 2018-12-27 2023-05-18 東レ株式会社 ストレッチ織物およびその製造方法
CN112593303A (zh) * 2020-11-18 2021-04-02 江苏盛恒化纤有限公司 一种白色纯海岛网络丝加工工艺
CN112663155B (zh) * 2020-12-21 2022-04-15 江苏华峰超纤材料有限公司 一种热成型无纺布用海岛纤维及其制备方法
CN112575398B (zh) * 2020-12-21 2021-11-12 江苏华峰超纤材料有限公司 一种热成型无纺布用pp/ldpe海岛纤维及其制备方法
CN112981722B (zh) * 2021-01-26 2023-03-28 广东蒙泰高新纤维股份有限公司 一种海岛copet-pp复合负压纺丝制备锂离子电池隔膜的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04194013A (ja) * 1990-11-21 1992-07-14 Chisso Corp 極細繊維発生繊維
JP2005133250A (ja) * 2003-10-31 2005-05-26 Toray Ind Inc 芯鞘複合繊維
WO2013021809A1 (ja) * 2011-08-11 2013-02-14 東レ株式会社 海島繊維

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0084203B1 (en) * 1982-01-15 1986-11-05 Toray Industries, Inc. Ultra-fine sheath-core composite fibers and composite sheets made thereof
JPS6147822A (ja) * 1985-07-22 1986-03-08 Toray Ind Inc 極細複合繊維の結束物
JP2590661B2 (ja) 1992-02-05 1997-03-12 東レ株式会社 超極細繊維織編物の製造法
JP3338374B2 (ja) * 1997-06-30 2002-10-28 松下電器産業株式会社 演算処理方法および装置
JP2003213526A (ja) 2002-01-18 2003-07-30 Teijin Ltd ストレッチ性織編物用ポリエステル複合繊維
EP1550746A4 (en) * 2002-08-05 2010-08-04 Toray Industries POROUS FIBER
JP4122335B2 (ja) * 2002-12-09 2008-07-23 富士通株式会社 電子部品の実装構造及び実装方法
JP2005163233A (ja) * 2003-12-04 2005-06-23 Toray Ind Inc 3成分系海島型複合繊維用紡糸口金装置
JP4676857B2 (ja) 2005-10-04 2011-04-27 帝人ファイバー株式会社 高タフネス極細繊維用海島型複合繊維
KR101168218B1 (ko) * 2009-04-06 2012-07-30 웅진케미칼 주식회사 잠재권축성 폴리에스테르 단섬유 및 그의 제조방법
US8969224B2 (en) * 2010-01-29 2015-03-03 Toray Industries, Inc. Sea-island composite fiber, ultrafine fiber, and composite spinneret
JP2011157646A (ja) 2010-01-29 2011-08-18 Teijin Fibers Ltd ポリエステル極細繊維

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04194013A (ja) * 1990-11-21 1992-07-14 Chisso Corp 極細繊維発生繊維
JP2005133250A (ja) * 2003-10-31 2005-05-26 Toray Ind Inc 芯鞘複合繊維
WO2013021809A1 (ja) * 2011-08-11 2013-02-14 東レ株式会社 海島繊維

Also Published As

Publication number Publication date
US20170016147A1 (en) 2017-01-19
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CN105874111B (zh) 2017-12-26
TW201544642A (zh) 2015-12-01
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JP6651849B2 (ja) 2020-02-19

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